Study of jet suppression in heavy-ion collisions with the ATLAS experiment

Abstract

Ultra-relativistické zrážky ťažkých iónov sú vykonávané za účelom produkcie a štúdia QCD hmoty s vysokou teplotou, tzv. kvark-gluónovej plazmy. Predpokladá sa, že takýto extrémny stav hmoty existoval počas prvých mikrosekúnd po Veľkom tresku. Skúmanie vlastností kvark-gluónovej plazmy a silnej interakcie zahŕňa analýzu kolimovaných spŕšok častíc, tzv. jetov, ktoré pochádzajú z rozptýlených kvarkov a gluónov. Nedávne výsledky z merania potlačenia jetov v závislosti na ich veľkosti v zrážkach olovo-olovo z experimentov ATLAS, ALICE a CMS sú vo vzájomnom nesúlade. Motivá- ciou tejto práce je objasniť nesúlad medzi výsledkami experimentov. Práca sa zaoberá systematickým štúdiom produkcie jetov konštruovaných z nabitých častíc v závislosti na veľkosti jetov a výbere nabitých častíc podľa ich priečnej hybnosti. Tieto jety sú tiež porovnávané s kalorimetrickými jetmi. Ďalej práca zahŕňa opravu spektier jetov konštruovaných z nabitých častíc o rôzne detektorové efekty a efekty pozadia pomocou Monte Carlo simulácií (tzv. bin-by-bin unfolding). Poslednou časťou je aplikácia tzv. Iterative Constituent Subtraction (ICS) metódy na odčítavanie pozadia, ktoré je domi- nované časticami s nízkou priečnou hybnosťou. Napriek tomu, že z výsledkov práce nemožno celkom objasniť nesúlad medzi výsled- kami experimentov, práca...

Ultra-relativistic heavy-ion collisions are performed to generate and examine QCD matter at high temperatures, known as the quark-gluon plasma. This extraordinary state of matter is theorized to have been present in the initial microseconds following the Big Bang. Exploring the quark-gluon plasma and the characteristics of the strong force involves analyzing particle showers, referred to as jets, originating from scattered quarks and gluons. Recent results from the measurement of the suppression of jet production in depen- dence on jet size in lead-lead collisions with the ATLAS, ALICE, and CMS experiments are inconsistent with each other. The motivation for this thesis is to clarify the inconsis- tencies. The thesis deals with the systematical study of track-jet production as a function of their size and minimum transverse momentum of their constituents using data from the ATLAS experiment. The correlations between calorimetric and track jets are also in- vestigated. Furthermore, the thesis includes the correction of track-jet spectra for various detector effects and background using Monte Carlo (MC) simulations (so-called bin-by- bin unfolding). The last part is the application of the Iterative Constituent Subtraction (ICS) method to subtract the background, which is dominated by soft (low-pT) particles....