Master thesis: Study of jet production with the ALICE experiment at the LHC

111 Pages·2012·4.08 MB·English

by  Vít Kučera

Charles University in Prague
Faculty of Mathematics and Physics
MASTER THESIS
Vít Kučera
Studium produkce jetů v experimentu
ALICE na urychlovači LHC
Study of jet production with the ALICE
experiment at the LHC
Institute of Particle and Nuclear Physics
Supervisor of the master thesis: RNDr. Jana Bielčíková, Ph.D.
Study programme: Physics
Specialisation: Nuclear and Subnuclear Physics
Prague 2012

Acknowledgments
I would like to express my sincere gratitude to my supervisor Jana Bielčíková
for her support, help, patience, for inspiring discussions and for her time. I am
very grateful to Marta Verweij who helped me a lot with understanding track re-
construction and jet analysis. I wish to thank Michal Vajzer, Dagmar Adamová,
Filip Křížek and Christian Klein-Bösing for their help with overcoming technical
difficulties. Iwishto thankMario SittaandLeonardo Milanofor giving meoppor-
tunity to get involved inmonitoring detectors inthe ALICE experiment. I wish to
thank Michal Šumbera, Jaroslav Bielčík, Boris Tomášik and Vojtěch Petráček for
their direct or indirect help with my progress. Special acknowledgement belongs
to my parents for their continuous support and encouragement.

In memory of Šupír,
my best animal friend.

I declare that I carried out this master thesis independently, and only with the
cited sources, literature and other professional sources.
I understand that my work relates to the rights and obligations under the Act
No. 121/2000 Coll., the Copyright Act, as amended, in particular the fact that
the Charles University in Prague has the right to conclude a license agreement
on the use of this work as a school work pursuant to Section 60 paragraph 1 of
the Copyright Act.
In Prague, August 3, 2012 signature of the author

Název práce: Studium produkce jetů v experimentu ALICE na urychlovači LHC
Autor: Vít Kučera
Katedra: Ústav částicové a jaderné fyziky
Vedoucí diplomové práce: RNDr. Jana Bielčíková, Ph.D., Ústav jaderné fyziky
AV ČR, v.v.i.
Abstrakt: Teorie silné interakce, kvantová chromodynamika, předpovídá fázový
přechod mezi hadronovou hmotou a kvarkovým-gluonovým plazmatem, v němž
jsou kvarky a gluony volné. Předpokládá se, že takový stav hmoty lze vytvořit
v ultra-relativistických srážkách těžkých iontů. Jety z partonů, které interagují
se silně interagující hmotou vzniklou ve srážkách těžkých iontů, mohou být pou-
žity jako sondy ke zkoumání tohoto prostředí. Experiment ALICE, umístěný na
Velkém hadronovém srážeči (LHC) v CERN, umožňuje použití jetů ke zkoumání
prostředí vytvořeného ve srážkách těžkých iontů. V práci je předložena analýza
dat naměřených experimentem ALICE v roce 2010 ve srážkách jader olova při
energii √s = 2.76 TeV. Výsledky této analýzy jsou předloženy ve studii jetů
NN
rekonstruovaných pomocí algoritmů k a anti-k . Studie zahrnuje analýzu drah,
t t
analýzupozadíazaměřujesenaanalýzuinkluzivníchspekterjetů.Jsouzkoumány
rozličné vlastnosti jetových spekter včetně pozměnění jetů v centrálních srážkách
vyjádřeného poměrem R . Také je předložen souhrn autorova krátkodobého
CP
projektu týkajícího se sledování křemíkových driftových detektorů experimentu
ALICE.
Klíčová slova: těžké ionty, jety, jetové algoritmy
Title: Study of jet production with the ALICE experiment at the LHC
Author: Vít Kučera
Department: Institute of Particle and Nuclear Physics
Supervisor:RNDr.JanaBielčíková,Ph.D.,NuclearPhysicsInstituteoftheASCR,
v.v.i.
Abstract: The theory of strong interaction, quantum chromodynamics, predicts
a phase transition between hadronic matter and the quark-gluon plasma where
quarksandgluonsaredeconfined. Thisstateofmatterisexpectedtobecreatedin
ultra-relativisticcollisionsofheavyions.Jetsfrompartonswhichinteractwiththe
strongly interacting matter created in heavy-ion collisions can be used as probes
to study this medium. The ALICE experiment installed at the Large Hadron
Collider at CERN enables using jets to study medium in heavy-ion collisions.
An analysis of data measured with the ALICE experiment in 2010 in lead nuclei
collisions at energy √s = 2.76 TeV is presented in the thesis. The results of
NN
this analysis are presented in a study of jets reconstructed with the k and anti-k
t t
algorithms. The study includes an analysis of tracks, an analysis of background
and focuses on an analysis of inclusive jet spectra. Various aspects of jet spectra
are studied including modification of jets in the central collisions expressed by
the ratio R . Also a summary of author’s short-term project on monitoring the
CP
Silicon Drift Detectors of the ALICE experiment is presented.
Keywords: heavy ions, jets, jet algorithms