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基于ALICE首次研究5.02 TeV的质子-质子与质子-铅核碰撞中伴随事件的行为

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摘要

Abstract

Contents

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第一章 Introduction

1.1 Quantum Chromodynamics

1.2 Underlying Event

1.3 Underlying-event observables

第二章 ALICE detector

2.1 Trigger detector

2.2 Tracking detector

第三章 Data samples

第四章 Event and track selection

4.1 Event selection

4.2 Track selection

第五章 Quality Assurance in pp and p-Pb collisions

5.2 Z-vertex and multiplicity distributions

5.3 PT,PT,LT and ΣPT spectra

第六章 Correction procedure in pp and p—Pb collisions

6.1 Tracking reconstruction efficiency

6.2 Contamination from secondaries

6.3 Leading-track misidentification

6.4 Vertex reconstruction efficiency

第七章 Results in pp and p-Pb collisions

7.1 Number density

7.2 Energy density

7.3 Comparison of different systems and energies

7.4 Azimuthal correlation

第八章 Conclusions and prospects

8.1 Conclusions

8.2 Prospects

References

Acknowledgement

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摘要

为了进行精确的标准模型测量或在强子对撞机上寻找新的物理现象,重要的是不仅要了解领头阶硬散射过程,还要了解质子-质子碰撞中伴随发生的其它相互作用——统称为伴随事件(Underlying Event)。伴随事件是同一质子-质子碰撞中的固有部分,如同任何“信号”部分子相互作用;因此深刻理解伴随事件的特性以及采用蒙特卡洛(Monte Carlo)事件产生器精确描述其性质对于大型强子对撞机的物理计划是很重要的。就蒙特卡洛模型的术语集而言,伴随事件来自多重部分子相互作用(MultiplePartonic Interactions,即同一质子-质子碰撞中额外的硬散射)的贡献,来自初态和末态辐射的贡献,以及来自硬散射和束流残余之间的色重联的量子色动力学演化。它受到物理过程的显著影响,而不是目前的第一性原理可计算的;因此对伴随事件性质的测量不仅能够更好地理解所涉及的物理机制,而且还为蒙特卡洛事件产生器中伴随事件唯象模型的自由参数提供经验调谐。
  在逐个事件的基础上,不可能将伴随事件与硬散射过程分开;但是可以定义对伴随事件性质特别敏感的可观测量。因此,为了估计伴随事件的贡献,事件的方位平面被分割成对伴随事件具有不同灵敏度的三个区域——在同一事件中利用领头带电粒子(最高带电粒子横向动量)与其他任意带电粒子的方位角差值定义横向,向前和向后区(Transverse,Towardand Away regions)。向前和向后区的贡献主要来源于硬散射产生的末态粒子,因此对伴随事件相对较不敏感。相比之下,横向区域对伴随事件更加敏感,并且其内部定义的可观测量是伴随事件测量的主要焦点。
  该分析对于伴随事件能量依赖性的研究将是必不可少的,并在√s=5.02 TeV的质子-质子相互作用下扩展ALICE的测量结果。最重要的是,这项研究首次集中于研究伴随事件的系统依赖性,将分析扩展到√sNN=5.02 TeV的质子-铅核相互作用中。本文通过测量带电粒子相对于领头带电粒子的粒子数密度,能量密度分布和方位角关联研究了重建层次伴随事件的行为。分析结果表明,对于相同的pT阈值从质子-质子碰撞到质子-铅核碰撞,伴随事件的行为显著增长(在平稳区间约2.7倍)。

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