Perspectives de Physique avec ALICE Collisions d’ions lourds au LHC Détecteur ALICE Participation française à la physique d’ALICE Jets Etrangeté Muons.

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1 Perspectives de Physique avec ALICE Collisions d’ions lourds au LHC Détecteur ALICE Participation française à la physique d’ALICE Jets Etrangeté Muons P.Crochet, C.Kuhn, Y.Schutz

2 Collisions d’ions lourds au LHC Mise en évidence du QGP Etude systématique de la formation, des caractéristiques et de l’hadronisation d’un système de partons déconfiné

3 Processus durs au LHC la section efficace explose σ hard /σ tot = 2/50/98% @ SPS/RHIC/LHC K.Kajantie, Quark Matter 02 pQCD sous meilleur contrôle les termes au 3/4/5 ième ordre sont ~ 7/12/23 fois moins importants au LHC qu’au SPS

4 ALICE shopping list ALICE est conçu pour explorer tout le domaine en p t et pour corréler l’ensemble des signaux  grande acceptance & granularité, triggers sélectifs, grande efficacité de tracking, identification des hadrons, leptons & photons ptpt deconfinement thermal photons  QGP temperature heavy flavors  QGP properties jet quenching  QGP density hadronization EbyE fluctuations  critical behavior l.m. dilepton, DCC  chiral symmetry exotica  QGP condens. freeze-out particle yields, spectra, flow & HBT  thermal & chemical conditions  dynamical evol.  indirect info from the early stage init. conditions hard photons  pQCD heavy flavors  pQCD jets  pQCD time

5 ALICE : 7(4) SPS(RHIC) expériences en une ITS TPC FMD PHOS ABSORBER MUON TRACKING CHAMBERS MUON FILTER DIPOLE MAGNETTOF TRD HMPID L3 MAGNET PMD MUON TRIGGER CHAMBERS 1000 membres 80 instituts 28 pays implication française : ITS MUON PHOS

6 Jets au LHC LHC = usine à jets + de quenching qu’à RHIC à même p t R AA (p t )  1 à très grand p t énorme production de mini-jets importante production de jets  nouvelles possibilités d’analyses quenching différent

7 Méthodes d’analyse des jets avec ALICE p t (GeV/c) 20200 analyses à la RHIC (distributions inclusives) analyses à la TEVATRON (reconstruction evt par evt) dN/dp t, R AA, ΔΦ avec une statistique illimitée énergie événements di-jet & multi-jet dist. en impulsions parallèle & transverse au jet étiquettage : photons, saveurs lourdes jet 100GeV/c (PYTHIA) PbPb (HIJING)

8 Contribution française : événements  -jet calibration directe du jet quenching  -jet dans ALICE reconstruction utilise informations combinées de PHOS/ITS/TPC/TRD/(TOF)/(EMCAL) mesure l’énergie initiale du parton opposé mesure le jet quenching

9 Contribution française : événements  -jet statistique limite l’étude aux jets  40 GeV fonctions de fragmentation x t = p t jet / p t  (normalisées) pour différents quenching Algorithme de reconstruction : identification des  directs séparation  -hadrons signal délivré par le CPV temps de vol forme de la gerbe EM séparation  directs-  0 dispersion de la gerbe coupure d’isolement reconstruction du jet id. de la part. dominante somme des part. parallèles au jet, avec p t  seuil, dans un cône de rayon R( ,  ) réjection de faux jets

10 Extension des analyses RHIC (jet quenching, flow) accès aux grands p t plus de stat. aux p t intermédiaires plus de compression temps de vie du QGP plus long Nouveau type d’analyses extraction de T-  B événement par événement  sonde différentes dynamiques dans le diagramme de phases composition chimique d’événements contenant des jets  corrélation entre processus mous et durs (freeze-out, phase initiale) Etrangeté au LHC   plus grande sensibilité

11 Contribution française : reconstruction des K 0 s et des hypérons reconstruction utilise informations combinées de ITS/TPC/(TRD)/TOF développement d’algorithmes basés sur des sélections géométriques et cinématiques méthodes testées et validées avec des données réelles dans STAR

12 Contribution française : reconstruction des K 0 s et des hypérons 3 minutes de faisceaux dans ALICE  9000 events  80000 events de 5 à 10  reconstruits par evt  20 events  extrapolation à 10 7 evts statistique jusqu’à 13 GeV/c 30 minutes de faisceaux dans ALICE

13 Contribution française : exotica développement d’algorithmes spécifiques pour la recherche de matière exotique sensibilité : 2.5 10 -2 /evt/dysensibilité : 1.7 10 -2 /evt/dy

14 Saveurs lourdes au LHC grande production primaire dissociation de l’  (1S) par écrantage de couleur grande production secondaire de charmonia production thermique, recombinaison cinétique, hadronisation statistique, annihilation DD, désintégration d’hadrons B signature du QGP : augmentation de J/  ? importance de mesures systématiques et simultanées de toutes les résonances et des saveurs lourdes ouvertes

15 Objectifs du spectromètre à muons mesure de , J/ ,  ’, ,  ’,  ’’ versus p t versus centralité versus plan de réaction pour différents systèmes mesure des saveurs lourdes ouvertes distributions en p t « single  » unlike-sign dimuon à haute masse unlike-sign dimuon à basse masse like-sign dimuon coïncidences électron-muon corrélations avec la partie centrale

16 J/  : grande stat., S/B & sign. ok (permet une étude bcp plus fine)  ’ : S/B faible, mesure délicate  : bonne stat., S/B > 1, sign. ok  ’ : bonne stat., S/B > 1, sign. ok  ’’ : faible statistique Contribution française : dépendance en centralité du taux des résonances lourdes x-sections : CERN Yellow Report Hard Probes in Heavy Ion Collisions at the LHC (updated) pas de suppression ni d’augmentation artificielle simulation complète incluant tous les effets d’appareillage large couverture en densité d’énergie

17 Contribution française : étude des résonances de basse masse sonde des caractéristiques du milieu restauration de la symétrie chirale (cf CERES @ SPS) importance d’accèder aux bas p t présente analyse limitée à p t  > 1 GeV/c (coupure du trigger pour la physique du J/  ) trigger à p t  > 0.5 GeV/c (limite intrinsèque) en cours d’étude corrélations possibles avec les résonances lourdes PbPb @ 5.5 TeV, p t   1 GeV/c    charm bottom ,K combinatorics

18 Contribution française : mesure des saveurs lourdes ouvertes en coïncidences électron-muon signal propre couvre les rapidités intermédiaires réalisé en pp @ ISR (en 1979!) difficile en mode ions lourds

19 Contribution française : mesure du b en dimuon like-sign 2 sources de dilepton corrélés de même signe : like-sign corrélé du b ~ unlike-sign corrélé du c composante mesurable via (like-sign)-(evt-mix) like-sign corrélé des oscillations de B ~ 30% du like-sign corrélé b total mesure des oscillations de B?

20 ALICE ouvre une ère nouvelle et unique pour l’étude du déconfinement ALICE ouvre une ère nouvelle et unique pour l’étude du déconfinement La France a un rôle dominant dans un certain nombre de domaines de physique La France a un rôle dominant dans un certain nombre de domaines de physique Cependant, nécessité d’intensifier l’effort pour être prêt en 2007 Cependant, nécessité d’intensifier l’effort pour être prêt en 2007

21 Responsabilités françaises dans ALICE (physique, software & calcul) Physique : –“Quarkonia production” : coordination du groupe de travail –“Photon identification” : coordination du groupe de travail –“Hyperon reconstruction” : coordination du groupe de travail Software : –coordination, développement et maintenance de modules de simulation, reconstruction et analyse Calcul : –coordination “LHC Computing Grid”

22 Backup slides

23 Particle Identification

24 Programme de prise de données une année LHC = 10 6 s AA + 10 7 s pp, début en 2007 5 premières années : runs réguliers pp @ 14 TeV : commissioning, référence, phys. spéc. pp premier run PbPb basse luminosité : obs. globales, gdes x-sections 2 runs PbPb à haute luminosité (L int = 0.5nb -1 /an) : faibles x-sections 1 run pA : fonctions de structures, référence hadronique 1 run ions légers : dépendance en densité d’énergie au-delà (options dépendantes des résultats des 5 premières années) : pp (ou pp-like) @ 5.5 TeV autres systèmes ions légers ou intermédiaires autres systèmes p-likeA PbPb à basse énergie PbPb @ 5.5 TeV & haute luminosité

25 Performances du spectromètre pour la mesure des résonances lourdes résolution en masse de l’  ~ 98 MeV efficacité de reconstruction de l’  ~ 93% acceptance J/  et  : jusqu’à p t = 0 background level 1 = 2 evts HIJING avec dN ch /d  = 6000 @  = 0

26 Contribution française : mesure des saveurs lourdes ouvertes avec un réseau de neurones très préliminaire mais très prometteur! DDBB  & K DD & BB Devrait permettre : d’éliminer les muons de  & K de séparer les composantes de charm et bottom

27 Software & calcul Responsabilité des français : coordination, développement et maintenance de modules de simulation coordination « LHC Computing Grid » Yerevan CERN Saclay Lyon Dubna Capetown, ZA Birmingham Cagliari NIKHEF GSI Catania Bologna Torino Padova IRB Kolkata, India OSU/OSC LBL/NERSC Merida Bari Nantes AliRoot = 597kLoC (99% C++) detector geometry = 3Mvolumes 1PbPb evt = 24h @ 600MHz, 1.8Gb AliEn = 32 sites, 22kjobs for PPR

28 Contribution française : étude des résonances de basse masse sonde des caractéristiques du milieu restauration de la symétrie chirale (cf CERES @ SPS) importance d’accèder aux bas p t présente analyse limitée à p t  > 1 GeV/c (coupure du trigger pour la physique du J/  ) trigger à p t  > 0.5 GeV/c (limite intrinsèque) en cours d’étude  S (x10 3 )19050084 S/B0.170.920.12 S/  S+B 16549795 statistique attendue en PbPb @ 5.5 TeV avec p t  > 1 GeV/c corrélations possibles avec les résonances lourdes PbPb @ 5.5 TeV, p t   1 GeV/c    charm bottom ,K combinatorics

29 Low mass resonances: acceptance    w/o p t cut p t  1 GeV/c p t  0.5 GeV/c