Азимуталне анизотропије наелектрисаних честица у сударима pp, pPb, HeHe i PbPb у експерименту CMS на великом хадронском сударачу - LHC

Abstract

У овој дисертацији представљени су резултати мерења азимуталних корелација наелектрисаних честица у ксенон-ксенон сударима на енергији у систему центра масе по пару нуклеона psNN = 5:44 TeV. Сви подаци прикупљени су на експерименту CMS. Систем креиран у судару је испитиван анализом његове колективног понашања помоћу Фуријеовог развоја расподеле емитованих честица по азимуталном углу. Коефицијенти азимуталне анизотропије v2; v3 и v4 добијени су коришћењем три различита метода: скаларног производа, дво-честичних корелација и више-честичних кумуланата. У оквиру хидродинамичке слике ти методи имају различиту осетљивост на не-колективне и ефекте флуктуација, те је симултано мерење анизотропије различитим методима добар начин за процену утицаја ових ефеката. Поређењем резултата добијених дво-честичним корелацијама у сударима ксенон-ксенон и одговарајућих вредности у мањим системима, протон-протон и протон-олово, и већим, олово-олово на psNN = 13, 8.16 и 5.02 TeV респективно, испитивана је зависност колективног тока од величине система. У сударима олово-олово коефицијенти тока мерени су до седмог реда и то је прво мерење коефицијента v7 методом дво-честичних корелација. Предвиђања хидродинамичких модела, која укључују флуктуације почетних стања, упоређена су са експерименталним подацима и уочено је да добијени резултати могу да поставе додатна ограничења на теоријски опис судара језгара. Моделски прорачуни рађени су за случај квадруполне деформације језгра ксенона, али и за случај идеално сферног облика и мерење колективног тока може се користити за експериментално тестирање облика језгра ксенона.

In this dissertation the results of the measurement of azimuthal correlations of charged particles in xenon-xenon collisions at the center-of-mass energy per nucleon pair of psNN = 5:44 TeV are presented. All data were collected with CMS experiment. The system created in collision has been studied by analysing its collective behaviour with Fourier decomposition of the emitted particle distribution of the azimuthal angle. The coefficients of azimuthal anisotropy v2; v3, and v4 are obtained by three methods: scalar product, two-particle correlations, and multi-particle cumulants. Within hydrodynamic picture those methods show different sensitivity to non-flow and flow-fluctuations effects and measuring the anisotropy simultaneously with various methods is a good way to inspect the influence of those effects. By comparing the two-particle correlations results from xenon-xenon collisions and corresponding values in smaller systems, proton-proton and proton-lead, and larger system, lead-lead collisions at psNN = 13, 8.16 and 5.02 TeV respectively, the size dependence of the collective flow is examined. In lead-lead collisions flow coefficients have been measured up to the seventh order and that is the first measurement of v7 coefficient with two-particle correlations technique. Hydrodynamic models predictions, which include initial-state fluctuations, are compared with data. One has observed that the obtained results can put additional constraints on theoretical description of nuclei collisions. Model calculations have been done in case of quadrupole deformation of xenon nuclei as well as for ideal spherical shape and measurement of the collective flow have been used as an experimental probe of the xenon nuclei shape.