D´eterminer le degr´e de stopping

syst`eme cr´e´e lors de celle-ci aura un exc`es plus ou moins important de quarks (uet

d) par rapport aux anti-quarks (u etd). Cet exc`es est uniquement d ˆu `a l’apport de quarks uet ddes nucl´eons incidents. En effet, par conservation du nombre baryo-nique toute production de quarks par le syst`eme se fait par pairesqq. Ainsi plus le degr´e de stopping sera important, plus l’exc`es de quarks u etd sera grand et plus le potentiel chimique sera ´elev´e.

2.3.3 D ´eterminer le degr ´e de stopping

Exp´erimentalement le degr´e de stopping est obtenu `a partir de la distribution en rapidit´e de la densit´e nette de baryons. En effet, si avant la collision les nucl´eons ont une rapidit´e y ´egale `a celle des noyaux incidents, la distribution en rapidit´e apr`es la collision, d´ependra du stopping subi par les noyaux incidents. La distribu-tion de rapidit´e baryonique nette dN

Net

=dy qui est obtenue par la diff´erence de la distribution en rapidit´e baryonique totale dN

B

=dy et de la distribution en rapidit´e des anti-baryons dN

B

=dy, nous renseigne sur la densit´e baryonique atteinte lors de la collision. En effet dN

B

=dy inclut les nucl´eons ”initiaux” ainsi que ceux pro-duits. Au contraire tous les anti-baryons sont produits par la collision, et sont au mˆeme nombre que les baryons produits `a cause de la conservation du nombre ba-ryonique. Cette distribution de rapidit´e baryonique nette caract´erise la diff´erence entre le nombre de quarks et le nombre d’anti-quarks pr´esents dans le syst`eme, et permet donc de mesurer son potentiel chimique

Chapitre 3

Signatures du QGP

C’est comme si pour mettre en ´evidence l’existence de l’´etat liquide de l’eau, les exp´erimentateurs faisaient des collisions de sacs remplis de gla¸cons, et regardaient les d´ebris de la collision depuis la lune !

C’est avec ces termes (aux oublis et erreurs de traduction pr`es) qu’un certain porte-parole d’une certaine exp´erience concurrente (certains disent compl´ementaire) a introduit la recherche du QGP aux ´etudiants assistant `a une certaine grande conf´erence du domaine. En effet, la phase de plasma de quarks et gluons `a une dur´ee tr`es courte de l’ordre de quelques fm/c seulement. Il est donc impossible de la d´etecter directement. Exp´erimentalement les d´etecteurs n’ont acc`es qu’aux pro-duits de l’hadronisation du QGP ou ´eventuellement `a des particules cr´e´ees dans le QGP et n’ayant pas ´et´e perturb´ees par la phase hadronique. Pour d´eterminer si la phase de QGP a eu lieu ou non il faut donc pouvoir reconstruire des observables physiques ayant surv´ecu `a la phase hadronique finale.

Plusieurs signatures ont ´et´e propos´ees et ´etudi´ees tout au long des quelques vingt ans de cette quˆete du ”graal” QGP. Certaines de ces signatures sont d´ecrites dans ce chapitre. Pour une ”review” compl`ete et r´ecente des signatures du QGP, la lectrice ou le lecteur est invit´e(e) `a parcourir les r´ef´erences [16][17].

Il est important de noter que parmi la multitude de signatures propos´ees il n’existe pas (encore) de signature miracle, qui `a elle seule prouverait l’existence du QGP. L’observation de plusieurs signatures ainsi qu’une ´etude syst´ematique de celles-ci en fonction de l’´energie et la centralit´e de la collision sont n´ecessaires pour mettre en ´evidence la formation du QGP.

32 3.1 MESURE DES PHOTONS THERMIQUES

3.1 Mesure des photons thermiques

Les photons n’interagissant que par la force ´electromagn´etique, ils quittent la source pratiquement sans interagir et donc en emportant l’information thermody-namique de celle-ci au moment de leur cr´eation.

Cependant les photons peuvent ˆetre produits aussi bien pendant la phase par-tonique initiale que pendant la phase de QGP ou mˆeme pendant la phase de hadro-nique. Les photons issus du QGP doivent donc ˆetre diff´erenci´es des autres sources de bruit.

Dans un QGP les photons sont ´emis comme radiation d’un plasma en ´equilibre thermique. Etant donn´e l’exc`es de gluons dans un QGP, une augmentation de pho-tons est attendue du fait qu’ils peuvent ˆetre produits par des processus d’annihila-tion (eq. 3.1) et par diffusion Compton des gluons (eq. 3.2) :

q+q! +g ; (3.1)

g+q! +q : (3.2)

Ces photons thermiques portent des informations thermodynamiques sur le QGP. En effet, leur taux de production ainsi que leurs distributions en impul-sion sont d´etermin´es par les distributions en impulimpul-sion des quarks, anti-quarks et gluons du QGP [18]. La temp´erature du QGP ´etant plus ´elev´ee que celle d’un gaz de hadrons, la distribution en impulsion transverse des photons devrait pr´esenter une augmentation pour les grandes impulsions transverses.

La mesure des photons directs est exp´erimentalement difficile `a effectuer. En effet les sources de photons sont nombreuses, le bruit est donc tr`es ´elev´e. Les prin-cipales sources hadroniques de photons sont l’annihilation de pions (eq. 3.3), la dif-fusion compton des pions (eq. 3.4) ainsi que la d´ecroissance des

0 et(eqs. 3.5,3.6) : + ! + ; (3.3) +! + ; (3.4)  0 ! + ; (3.5) ! + : (3.6)

Le spectre de photons ´emis lors des collisions Pb+Pb `a p s

NN

= 17:3 GeV a ´et´e mesur´e par la collaboration WA98 au SPS [2]. Pour les collisions les plus centrales un exc`es de photons `a haute impulsion transverse, par rapport `a ceux provenant de sources purement hadroniques est observ´e (figure 3.1(b)) [2]. En revanche, l’exc`es