Isolated photon production in p-Pb collisions at √(s_NN ) = 5.02 TeV with the ALICE experiment at the LHC
Etude de la production de photons isolés dans les collisions p-Pb à $ √(s_NN ) = 5.02TeV dans l'expérience ALICE au LHC
Abstract
Quantum Chromo Dynamics is the theory associated to the strong interaction in the standard model. It predicts that partons (quarks and gluons) are confined into hadrons at standard thermodynamic conditions. A state of deconfined hadronic matter, the Quark-Gluon Plasma (QGP), is predicted for a high energy density and would have existed in the early state of the Universe. ALICE (A Large Ion Collider Experiment) at CERN-LHC (Large Hadron Collider) is dedicated to hadronic matter study in p-p, p-Pb (Pb-p) and in Pb-Pb collisions where QGP formation is expected.
In this thesis, we will present the study of photons coming directly from parton-parton hard scatterings, the prompt photons. Their production cross-section is calculable in perturbative Quantum Chromo Dynamics theory. Such a measurement in p-Pb collisions enables the study of cold nuclear matter effects whose knowledge is crucial to distinguish key signatures of the QGP from nuclear effects in Pb-Pb collisions. Experimentally, the prompt photon can be discriminated using the isolation analysis method. In this thesis, the measurement of the isolated photon cross-section in p-Pb collisions at √(s_NN )= 5.02 TeV with the EMCal calorimeter of the ALICE experiment, is presented. The results are consistent, within the uncertainties, with theoretical calculations. The comparison with the measured cross-section in p-p analysis is performed via the determination of the nuclear modification factor.The last one is compatible with the unity and does not clearly indicate modification of the prompt photon
production due to nuclear effects in p-Pb collisions.
La chromodynamique quantique est la théorie associée à l’interaction forte dans le modèle standard. Elle prédit le confinement des partons (quarks et gluons) à l’intérieur des hadrons dans des conditions thermodynamiques standards. Lorsque des hautes densités d’énergie sont mises en jeu, un état de déconfinement de la matière hadronique, le plasma de Quarks et Gluons (PQG), est prédit par la théorie. Cet état aurait existé aux premiers instants de l’Univers. L ’expérience ALICE (A Large Ion Collider Experiment) au CERN-LHC est dédiée à l’étude de la matière hadronique dans les collisions pp, p-Pb et dans les collisions Pb-Pb où la formation d’un PQG est attendue.
Dans cette thèse, nous présentons l’étude des photons issus des interactions dures entre partons. Leur section efficace de production est calculable dans le cadre de la chromodynamique quantique perturbative. Une telle mesure effectuée dans les collisions p-Pb, permet d’étudier les effets nucléaires froids. Expérimentalement, les photons prompts sont mesurés en utilisant la méthode de l’isolement. La mesure de la section efficace des photons isolés dans les collisions p-Pb à √(s_NN )= 5.02 TeV avec le calorimètre EMCal de l’expérience ALICE est présentée. Les résultats sont consistants avec les calculs théoriques effectués. La comparaison avec la section efficace mesurée dans les collisions pp a été réalisée via la détermination du facteur de modification nucléaire. Ce dernier est compatible avec l’unité et n’indique aucune modification claire, due à des effets nucléaires, de la production de photons prompts dans les collisions p-Pb.
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