Utilisation de la sonde photonique pour l'étude du déconfinement de la matière

1. Utilisation de la sonde photonique pour l'étude du déconfinement de la matière Présentation de la thèse de Xavier Camard, SUBATECH - UMR 6457 - IN2P3-CNRS / Ecole des Mines de Nantes / Université de Nantes Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

2. Les avantages des photons en tant que sonde du plasma de quarks et de gluons • les photons ne subissent pas l'interaction forte • ils ne subissent pas d'interactions dans le plasma, leur libre parcours moyen est grand • ils sont émis à différentes étapes de l’évolution du phénomène : • dès la phase de formation du QGP (processus partoniques durs) • pendant la phase plasma proprement dites sous la forme d’un rayonnement thermique • pendant les phases ultérieures, comme produits des désintégrations des mésons (essentiellement des p0) Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

3. Identification des photons L'identification des photons se fait par : le profil des gerbes dans le calorimètre électromagnétique (réjection de 80 à 90 % des gerbes hadroniques) le temps de vol, qui permet la réjection des baryons par l’élimination des clusters des particules chargées avec d’autres détecteurs qu’EMCal, grâce au tracking de PHENIX. La contamination du spectre de photon ne doit pas dépasser 1%, car les photons directs ne constituent que de 10 à 30% du total des photons. Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

4. Les photons « durs » (1) Ils sont issus des processus partoniques durs au sein du plasma annihilation quark-antiquark diffusion compton des quarks et des antiquark le bremsstrahlung entre quarks La fragmentation des jets devrait elle aussi produire un nombre conséquent de photons durs g q g g g q q q g q q g q g q g Annihilation quark-antiquark Diffusion Compton d'un quark Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

5. Les photons « durs » (2) ils sont émis dans le domaine des grandes valeurs d’impulsion transverse (pt > 4 GeV/c) cette émission de photons se produit pendant la phase initiale du plasma l’étude des photons durs permet de remonter à la distribution des gluons dans les noyaux. Les photons durs sont donc un moyen de voir la saturation des gluons, ce qui n’a jamais pu être observé auparavant Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

6. Les photons thermiques • la température est une donnée fondamentale pour l’étude du plasma de quarks et de gluons • le rayonnement thermique est directement relié à la température initiale du plasma • ce rayonnement thermique n’a jamais été observé avec certitude • le rayonnement thermique est surtout visible à moyen pt (~ 3 à 4 GeV/c) Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

7. L'identification des p0 la reconstruction des p0 se fait par le calcul de la masse invariante des paires de photons. La reconstruction des p0 est difficile à petit pt (pt < 2 GeV/c) : séparation difficile entre ceux qui proviennent du vertex et les autres fond combinatoire important dû à la grande multiplicité des photons les p0 sont identifiables jusqu’à une énergie d’au moins 20 à 25 GeV Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

8. L’utilité des p0 : l’étude du jet-quenching les p0 issus du vertex sont des témoins du jet-quenching : les jets dont ils sont issus ont perdu une partie de leur énergie pendant la traversée du plasma le spectre des p0 permet d’étudier le jet quenching sans contamination par d’autres baryons et à des pt plus grands que pour les particules chargées (champ magnétique gênant) Le jet-quenching a été évalué à 0.25 GeV/fm après étude du spectre des p0 (présentation de Gabor David à Quark Matter 2001) Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

9. Le jet-quenching facilite la détection des photons directs le jet-quenching abaisse l'impulsion transverse des p0, diminuant le nombre de photons de décroissance à moyen et grand pt les photons directs deviennent par conséquent plus faciles à observer la suppression des particules à grand pt est aisée à observer, sans avoir besoin de comparer avec les données pp et pA Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

10. L'analyse des événements photon - jet les événements photon - jet sont intéressants pour l'étude du jet-quenching, permettant de regarder simultanément un photon n’ayant pas perdu d ’énergie après l’interaction initiale et le jet qui a subi le jet-quenching (observation de la modification de la fragmentation du jet à cause du jet-quenching) ils seront malheureusement très rares à PHENIX (49 événements/an à Et = 20 GeV), leur étude étant beaucoup plus aisée avec ALICE au LHC (cf. X.-N. Wang and Z. Huang, Phys. Rev. Lett. 77, 231-234 (1996)) Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

11. Travail à effectuer obtenir le spectre de photons inclusifs séparer composantes dure et de décroissance obtention de la densité des gluons dans les noyaux (photons directs) données sur la température initiale du plasma baisse du nombre de particules à grand pt à cause du jet-quenching Xavier Camard - Réunion PHENIX-France

12. Conclusion les propriétés des photons permettent de les observer facilement ils constituent une sonde directe du plasma de quarks et de gluons la seule difficulté reste leur identification, et la discrimination entre photons directs et photons de décroissance (mais alors où se trouverait le plaisir de l’analyse…) Xavier Camard - Réunion PHENIX-France