Separation of Hard and Soft Production in High Multiplicity pp Collisions using Transverse Spherocity
Författare
Summary, in Swedish
Partikel fysik, ämnet som har för avsikt att förklara de allra minsta beståndsdelarna i vårt universum. Forskning inom partikel fysik är viktig för att få en djupare förståelse om kvantkromodynamiken (teorin om den starka växelverkan som är en av de fundamentala krafterna) men även utanför partikelfysiken som till exempel inom kosmologi eftersom att det antas att ett par micro-sekunder efter Big Bang så bestod universum av nästan fria fundamentala partiklar, kvarkar och gluoner i en så kallad kvark-gluonplasma.
Under de första micro-sekunderna efter Big Bang var energidensiteten extremt hög och det är endast under dessa förhållanden som kvarkar och gluoner kan frigöra sig från deras annars sammansatta stabila tillstånd som hadroner (exempel på hadroner är protoner och neutroner) där de hålls ihop med hjälp av den starka växelverkan mellan varandra. Det är detta tillstånd av materia, då kvarkar och gluoner rör sig fritt under den höga energidensiteten, som kallas kvark-gluonplasma.
Den höga energidensiteten går att uppnå experimentellt genom att accelerera tunga atomkärnor och låta dem kollidera med varandra. Detta gör man bland annat vid ALICE experimentet på CERN i Genève. Där har man, för en kort stund, kunnat återskapa kvark-gluonplasman genom att kollidera bly-kärnor eller bly-kärnor och protoner med varandra. Däremot har man ännu inte lyckats upptäcka kvark-gluonplasma vid proton-proton kollisioner och det är därför av intresse att studera dessa för att se om plasman även skapas i dessa små system. Små system i det här fallet syftar på proton-proton kollisioner då de är, i förhållande till blykärnor, små. I de små systemen är det svårt att se effekterna från den potentiella plasman på grund av att dessa är väldigt små jämfört med effekterna från bland annat jets.
Därför har man kommit på en lösning som förhoppningsvis gör det möjligt att lättare se kvark-gluonplasmans effekter. Denna lösning är en metod som kallas Transverse Spherocity Method. Transverse spherocity metoden gör ett urval från den insamlade datan för att få ut mer information genom att titta på formen av varje händelse, där händelse, i det här fallet, syftar på när två partiklar eller atomkärnor kolliderar och nya partiklar bildas. Mer specifikt används metoden för att kategorisera händelserna utifrån den geometriska spridningen av den transversella rörelsemängden av de laddade partiklarna som skapats i kollisionen. Händelserna kategoriseras som antingen en isotropisk eller en jet-liknande händelse, där isotropisk i det här fallet motsvarar effekter från potentiell kvark-gluonplasma.
Transverse spherocity metoden har testats på simulerad data och det var nu av intresse att testa metoden på riktig data och det visade sig att metoden gjorde det lättare att urskilja de olika effekterna och visade på att det sannerligen fanns potentiella effekter från kvark-gluonplasma i proton-proton kollisioner.
Under de första micro-sekunderna efter Big Bang var energidensiteten extremt hög och det är endast under dessa förhållanden som kvarkar och gluoner kan frigöra sig från deras annars sammansatta stabila tillstånd som hadroner (exempel på hadroner är protoner och neutroner) där de hålls ihop med hjälp av den starka växelverkan mellan varandra. Det är detta tillstånd av materia, då kvarkar och gluoner rör sig fritt under den höga energidensiteten, som kallas kvark-gluonplasma.
Den höga energidensiteten går att uppnå experimentellt genom att accelerera tunga atomkärnor och låta dem kollidera med varandra. Detta gör man bland annat vid ALICE experimentet på CERN i Genève. Där har man, för en kort stund, kunnat återskapa kvark-gluonplasman genom att kollidera bly-kärnor eller bly-kärnor och protoner med varandra. Däremot har man ännu inte lyckats upptäcka kvark-gluonplasma vid proton-proton kollisioner och det är därför av intresse att studera dessa för att se om plasman även skapas i dessa små system. Små system i det här fallet syftar på proton-proton kollisioner då de är, i förhållande till blykärnor, små. I de små systemen är det svårt att se effekterna från den potentiella plasman på grund av att dessa är väldigt små jämfört med effekterna från bland annat jets.
Därför har man kommit på en lösning som förhoppningsvis gör det möjligt att lättare se kvark-gluonplasmans effekter. Denna lösning är en metod som kallas Transverse Spherocity Method. Transverse spherocity metoden gör ett urval från den insamlade datan för att få ut mer information genom att titta på formen av varje händelse, där händelse, i det här fallet, syftar på när två partiklar eller atomkärnor kolliderar och nya partiklar bildas. Mer specifikt används metoden för att kategorisera händelserna utifrån den geometriska spridningen av den transversella rörelsemängden av de laddade partiklarna som skapats i kollisionen. Händelserna kategoriseras som antingen en isotropisk eller en jet-liknande händelse, där isotropisk i det här fallet motsvarar effekter från potentiell kvark-gluonplasma.
Transverse spherocity metoden har testats på simulerad data och det var nu av intresse att testa metoden på riktig data och det visade sig att metoden gjorde det lättare att urskilja de olika effekterna och visade på att det sannerligen fanns potentiella effekter från kvark-gluonplasma i proton-proton kollisioner.
Avdelning/ar
Publiceringsår
2017
Språk
Engelska
Fulltext
Dokumenttyp
Examensarbete för kandidatexamen
Ämne
- Physics and Astronomy
Handledare
- Peter Christiansen
Scientific presentation