Published October 14, 2021 | Version v1
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Azimuthal angular correlations between D*+ mesons and charged hadrons in proton-proton collisions at 13 TeV with the ALICE experiment at the LHC

Description

Collisions of heavy-ions at ultra-relativistic speeds allow for the creation of a new state of matter where quarks and gluons are deconfined in the so-called Quark-Gluon Plasma (QGP). It is believed that such a state of matter was present in our Universe a few microseconds after the Big Bang. The QGP properties are studied by means of probes. Heavy quarks (charm and beauty) are among the most suitable probes since, due to their large masses, are produced early in the collision and therefore they witness the full evolution of the system while losing energy in the QGP via collisional and radiative processes. The measurements of heavy quarks production and of their azimuthal correlation with lighter particles in small systems (proton-proton and proton-ion collisions) constitute a stringent test of perturbative Quantum Chromodynamics (pQCD) and a mandatory reference for the heavy-ion measurements in order to disentangle cold and hot nuclear matter effects. In this manuscript, we investigate the azimuthal correlations of charmed mesons (D*, D0, D+) with charged particles. The study is performed on real data and simulation for different collision energies. The proton-proton data used were collected by the ALICE Collaboration at CERN Large Hadron Collider while the simulation studies are performed with PYTHIA8 and EPOS3/EPOS[at]sHQ event generators. By means of correlation studies, we aim to shed light on the heavy-quarks production mechanisms setting constraints to pQCD calculations. At the same time, we build the necessary reference for future D mesons correlation studies in heavy-ion collisions targeted to investigate charm and beauty in medium energy loss. (author)

Abstract (French)

Les collisions d'ions lourds a des vitesses ultra-relativistes permettent la creation d'un nouvel etat de la matiere ou les quarks et les gluons sont deconfines dans ce qu'on appelle le Plasma Quark-Gluon (QGP). On pense qu'un tel etat de la matiere etait present dans notre Univers quelques microsecondes apres le Big Bang. Les proprietes QGP sont etudiees au moyen de sondes. Les quarks lourds (charme et beaute) sont parmi les sondes les plus appropriees car, en raison de leurs masses importantes, sont produits tot dans la collision et par consequent, ils temoignent a la pleine evolution du systeme tout en perdant de l'energie dans le QGP via des processus collisionnels et radiatifs. Les mesures de la production de quarks lourds et de leur correlation azimutale avec des particules plus legeres dans de petits systemes (collisions proton-proton et proton-ion) constituent un test rigoureux de Chromodynamique Quantique perturbatrice (pQCD) est une reference obligatoire pour les mesures d'ions lourds afin de demeler les effets de la matiere nucleaire froide et chaude. Dans ce manuscrit, nous etudions les correlations azimutales de mesons charmes (D*, D0, D+) avec des particules chargees. L'etude est realisee sur des donnees reelles et une simulation pour differentes energies de collision. Les donnees proton-proton utilisees ont ete collectees par la collaboration ALICE au CERN Large Hadron Collider tandis que les etudes de simulation sont realisees avec les generateurs d'evenements PYTHIA8 et EPOS3/EPOS[at]sHQ. Au moyen d'etudes de correlation, nous visons a faire la lumiere sur les mecanismes de production de quarks lourds imposant des contraintes aux calculs de pQCD. Dans le meme temps, nous construisons la reference necessaire pour les futures etudes de correlation des mesons D dans les collisions d'ions lourds visant a etudier le charme et la beaute dans la perte d'energie moyenne. (auteur)

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Original title (English)
Correlations angulaires azimutales entre les mesons D*+ et les hadrons charges dans les collisions proton-proton a 13 TeV avec l'experience ALICE au LHC / Azimutale hoekcorrelaties tussen D*+ mesonen en geladen hadronen in proton-proton botsingen bij 13 TeV met het ALICE-experiment bij de LHC

Publishing Information

Imprint Pagination
247 p.
Report number
FRNC-TH--13176

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152 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses