Ce doctorat a été effectué au sein de l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay (IPNO), membre de la collaboration ALICE. Ce mémoire débute par un bref état des lieux des signatures susceptibles de mettre en évidence le Plasma de Quarks et de Gluons (PQG) formé dans les collisions d’ions lourds ultra relativistes. Chacune d’elles est illustrée par les divers résultats expérimentaux du CERN et du RHIC. ALICE est l’expérience du LHC dont l’architecture et le système de détection ont été spécialement optimisés pour étudier les différentes observables associées à ces différentes signatures.
Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la mesure des taux de production des résonances de la famille du J/Ψ et du Υ. Ces dernières sont détectées dans leur canal de décroissance di-muonique à l’aide du spectromètre à muons d’ALICE dans la région des grandes rapidités. L’IPNO a en charge la conception-réalisation des quadrants de la station 1 de ce spectromètre ainsi que l’électronique de la chaîne d’acquisition associée. Une partie de ce travail a donc porté sur une série de tests effectués au CERN visant à contrôler les performances d’un quadrant prototype avec toute l’électronique de la chaîne d’acquisition finale, et au développement d’un banc de tests industriel dont les données seront exploitées lors des phases de calibration du détecteur.
En dehors de la dispersion des gains sur l’ensemble des voies de lecture, ces tests ont montré que tous les critères fixés par le cahier des charges étaient réunis. Quant à la dispersion des gains, elle devrait être compensée par des corrections de calibration qui pourront être effectuées à partir des informations fournies par les bancs de tests industriels des cartes frontales d’acquisition. Ce fait reste bien entendu au conditionnel puisqu’aucune mesure n’a encore été réalisée avec ces paramètres. Il serait donc intéressant d’évaluer l’impact de ces corrections sur les deux points suivants :
– la procédure d’alignement des modules de détection lors de la mise en service du LHC et avec un champ magnétique nul ;
– les résolutions en masse des résonances de la famille du J/Ψ et du Υ obtenues en collisions proton-proton.
Cependant, en se référant aux résolutions spatiales mesurées lors des tests sous faisceau, cette dispersion ne semble pas constituer un point critique. En effet, bien que mesurées dans des conditions idéales (faisceau perpendiculaire aux chambres de détection) et optimisées (paramètres de l’algorithme de reconstruction), les résolutions spatiales obtenues sur les différentes chambres étaient de l’ordre de 60µm, c’est-à-dire inférieure aux 100 µm requis pour étudier les différentes résonances de la famille du Υ.
Les tests de mise en service des quadrants de la station 1 ont montré que la variation maximale des piédestaux, dans l’environnement réel d’exploitation du dispositif expérimental était de l’ordre de 0.5 canal ADC sur une période de six heures. Nous avons vu qu’une telle dérive a peu d’influence sur le temps mort. Cependant, une dérive légèrement plus importante (soit de l’ordre de 1 canal ADC) peut devenir problématique, en particulier pour les collisions centrales plomb-plomb. Il existe plusieurs solutions pour anticiper les problèmes occasionnés et la plus adéquate sera adoptée en fonction de l’amplitude de la variation et de l’échelle de temps sur laquelle elle a lieu. Le taux d’occupation moyen des chambres de trajectographie en cours de prises de données devra être surveillé puisqu’il permettra de caractériser ces paramètres. Concernant les performances du spectromètre en termes de résolution spatiale ou de résolution en masse, les simulations ont montré qu’une telle variation avait peu d’influence.
La dernière partie de ce mémoire aborde une thématique plus théorique puisqu’elle concerne le Color Glass Condensate (CGC). Je tiens d’ailleurs à souligner que ce travail a été effectué en collaboration
128 CHAPITRE 8. CONCLUSION GÉNÉRALE
avec François Gelis. Afin de mettre en évidence une suppression anormale des quarkonia, il convient de caractériser les effets nucléaires froids, c’est-à-dire les effets Cronin et de shadowing. Ces derniers sont étudiés au travers du rapport RpP ben fonction de l’impulsion transverse pt et de la rapidité y. Le modèle de Color Glass Condensate prend en compte ces deux effets dans un formalisme unique et cohérent. Les prédictions de ce modèle ont donc été introduites dans le programme de simulation/reconstruction AliRoot afin de voir s’il était possible de mesurer ces effets via le rapport RpP bdes spectres des muons détectés au travers du spectromètre.
Les résultats obtenus ont montré que le processus de décroissance muonique des saveurs lourdes ou-vertes avait tendance à restreindre la zone en pt sur laquelle les effets nucléaires, en particulier l’effet Cronin, étaient observés initialement avec les quarks. Cet effet est accentué pour les muons reconstruits par la faible efficacité du système de déclenchement à bas pt, initialement prévu pour fonctionner avec une coupure de 1 GeV.c−1 pour l’étude du J/Ψ et du Υ. Pour compléter cette étude, il reste à prendre en compte le bruit de fond physique pour voir ce qu’il advient de ces résultats après y avoir appliqué les méthodes de soustraction.
Enfin, ce travail a été l’occasion d’élaborer un nouveau générateur d’événements plus réaliste que celui qui a été utilisé pour les données de cette thèse. Il prend en compte la géométrie de la collision (dépendance de l’échelle de saturation en fonction de la longueur de matière traversée, paramètre d’impact) et la multiplicité des paires de quarks lourds produites au cours des collisions. Les perspectives d’étude de ce modèle dans les différents types de collisions (en proton-proton dans un premier temps avec les premières données expérimentales) et à différentes énergies restent donc ouvertes. L’étude des collisions p-Pb pourra aussi être affinée.
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