Misura di elettroni da decadimenti di adroni con charm e beauty in collisioni Pb-Pb a LHC con ALICE

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) è uno dei quattro maggiori esperimenti all'acceleratore LHC (Large Hadron Collider) del CERN. Esso è specializzato nello studio del Quark-Gluon Plasma (QGP), lo stato della materia che ha caratterizzato l'universo nei primi microsecondi dopo il Big Bang, in cui i quark e i gluoni non sono confinati all'interno di adroni, bensì liberi. Considerato che nella materia ordinaria non ci sono le condizioni per formare questo stato esotico, l'esperimento sfrutta le collisioni tra ioni pesanti, in particolare Pb-Pb, tramite le quali si riescono a ricreare in un piccolo volume le densità di energia e le temperature tipiche del QGP. A causa della loro massa elevata (m_c≈1.5 GeV/c^2, m_b≈4.8 GeV/c^2), in questi processi i quark charm e beauty vengono prodotti principalmente nelle collisioni partoniche iniziali in cui avviene un grande trasferimento di impulso, le quali hanno tempi caratteristici inferiori rispetto a quelli di formazione del mezzo deconfinato (∼fs). Di conseguenza, essi preesistono alla formazione del QGP e poi interagiscono con esso. Attraverso lo studio delle proprietà fisiche degli adroni con quark pesanti, è possibile quindi studiare alcune proprietà del sistema interagente, in particolare le caratteristiche dei meccanismi di perdita di energia nel mezzo e l'eventuale termalizzazione dei partoni. In questo lavoro si presenta un'analisi di adroni contenenti charm e beauty attraverso canali di decadimento semi-elettronico in collisioni Pb-Pb registrate nel 2015 all'energia nel centro di massa per coppia di nucleoni di √(s_NN )=5.02 TeV con ALICE. Gli elettroni di tali decadimenti vengono individuati tramite selezioni sulle tracce (distanza della traccia dal vertice primario, numero di cluster nei rivelatori, …) e identificazione delle particelle (PID) sfruttando i segnali dei rivelatori TPC, ITS e TOF con cui, in particolare, si distinguono gli elettroni dalla contaminazione dovuta agli adroni. Il principale contributo di fondo allo spettro in impulso trasverso (p_T) degli elettroni da adroni con heavy-flavour è dovuto agli elettroni derivanti da conversione di fotoni γ→e^+ e^- e da decadimenti Dalitz dei mesoni leggeri π^0,η→e^+ e^- γ, individuati attraverso un'analisi di massa invariante. Infine, una volta applicate le correzioni sperimentali (efficienza di ricostruzione, accettanza angolare, …) si ottiene lo spettro in impulso trasverso degli elettroni derivanti da decadimenti di adroni con heavy-flavour, quindi si stima il fattore di modificazione nucleare R_AA, definito come il rapporto tra dN_AA/dp_T e la sezione d'urto misurata in collisioni protone-protone dσ_pp/dp_T, normalizzato per la funzione di sovrapposizione nucleare T_AA. Nel caso di eventi Pb-Pb il fattore di modificazione nucleare devia dall'unità, dimostrando che i quark pesanti interagiscono con il QGP, perdendo energia per irraggiamento di gluoni e attraverso collisioni elastiche con i partoni liberi costituenti.