Medida de propiedades de π⁰ usando la desintegración "Dalitz" en el experimento ALICE del LHC en colisiones pp y p-Pb

Resumen

En esta tesis se presenta la producción differencial invariante en función del momento transverso (pT) del mesón pi0 en colisiones p-Pb para energías en el centro de masas de sqrt(sNN) = 5.02 TeV y en colisiones pp para energías en el centro de masas de sqrt(s) = 2.76 TeV y 7 TeV. La sección eficaz diferencial invariante del pi0 en colisiones pp para energías en el centro de masas de sqrt(s) = 2.76 TeV y 7 TeV también se presenta. Además, el espectro del pi0 en colsiones p-Pb ha sido usado para calcular el factor de modificatión nuclear (RpPb). La medida de la producción del meson pi0 se lleva a cabo mediante la detección de los productos de desintegración de su canal Dalitz: gamma-virtual y gamma. Los electrones han sido reconstruidos utilizando los principales detectores en ALICE para la reconstrucción de trazas, ITS y TPC. La identificación de electrones se lleva a cabo mediante la medida de la pérdida de energía específica por unidad de longitud (dE/dx) en la TPC. La detección de fotones se lleva a cabo utilizando el método de conversión de fotones (PCM), en el que se reconstruyen fotones a través de su conversión en el barril central de ALICE. El pi0 se obtiene calculando la masa invariante gmma-virtual+gamma, donde el gamma-virtual se reconstruye con el cuadrimomento del par electrón-positrón primarios. El ruido combinatorio se estima usando la técnica de mezcla de sucesos, la que combina fotones virtuales con fotones de diferentes sucesos. El número de pi0s producidos se obtiene mediante la integración de la señal del pi0 en diferentes intervalos de pT después de substraer el ruido combinatorio. Mediante simulaciones Monte Carlo que utilizan PYTHIA, PHOJET y HIJING como generadores de partículas y GEANT3 para simular la propagación de éstas en el detector, la producción del pi0 es corregida por eficiencia de reconstrucción, aceptancia, contaminación, ``Dalitz Branching Ratio" y normalizada al número de sucesos analizados. Los errores sistemáticos son calculados variando cada uno de los cortes utilizados en la reconstrucción del fotón virtual, del fotón y la extracción de la señal del pi0. Los espectros de la producción diferencial invariante del pi0 obtenidos en esta tesis han sido ajustados con la función Tsallis. Además, estos espectros han sido comparados con aquellos obtenidos por métodos independientes al nuestro y que miden pi0s a través de su canal de desintegración a 2-gammas usando el método PCM y los calorímetros electromagnéticos PHOS y EMCal. Un buen acuerdo se observa en las tres energías bajo estudio. La sección eficaz invariante del pi0 medida en colisiones pp ha sido comparada con modelos teóricos basados en pQCD (NL0 pQCD) MSTW que utilizan la nueva versión de ¿Parton-to-Hadron Fragmentation Functions (FFs)'¿ DSS14. La teoría reproduce la forma del espectro para energía en el centro de masas de sqrt(s) = 7 TeV y esta en acuerdo con el espectro a sqrt(s) = 2.76 TeV en el rango de pT: 2- 5.0 GeVc. Además, la sección eficaz invariante del pi0 en colisiones pp ha sido comparada con PYTHIA 8 Tune 4C mostrando un buen acuerdo en el rango de momento transverso de 0.8 - 5 GeVc. Para cuantificar posibles efectos nucleares en colisiones p-Pb en la producción del pi0 para valores superiores a 2 GeVc en pT, el factor de modificación nuclear (RpPb) fue calculado. La referencia en colisionas protón-protón a sqrt(s) = 5.02 TeV fue obtenida mediante un método de interpolación que asume un comportamiento en ley de potencia de la producción del pi0 en dichas colisiones. El RpPb medido en esta tesis es compatible con la unidad para valores de pT superiores a 2 GeVc como se esperaría en la ausencia de efectos nucleares. Esto nos indica que la supresión del pi0 observada en colisiones PbPb a sqrt(sNN) = 2.76 TeV es debida a la formación del Plasma de quarks y gluones. Además, nuestro RpPb está en acuerdo con predicciones teóricas basadas en modelos pQCD NLO EPS09s y ``Color-Glass Condensate''.