Browsing by Author "Szumlak, Tomasz"
Results Per Page
Sort Options
Item Badanie mezonów powabnych w rozpadach B w eksperymencie Belle(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2017) Werbycka, Olga; Bożek, Andrzej; Wiechczyński, Jarosław; Kisielewska, Danuta; Ciborowski, Jacek; Szumlak, TomaszNiniejsza praca dotyczy badania klasy podwójnie powabnych rozpadów z dziwnością B -> D^(*)D^(*)_s(J). Pomiary przeprowadzono w oparciu o rozkłady masy brakującej w inkluzywnych przejściach B ->D^(*)X, a zatem w sposób wolny od założeń o rozpadach rezonansów D^(*)_s(J). Badania zostały wykonane na próbce danych równej 772x10^6 par mezonów BB-bar zarejestrowanych w detektorze Belle pracującym na akceleratorze KEKB, który jest zderzaczem e^+e^- o asymetrycznych energiach wiązek i całkowitej energii w układzie środka masy równej masie rezonansu Y(4S). Zostały wyznaczone następujące częstości rozgałęzień dla rozpadów B do stanów D^(*)D_s^(*): ẞ(B^+ -> D^0D_s^+) = (0,82 ± 0,02 ± 0,07 ± 0,04)%, ẞ(B^+ -> D^0D_s^*+) = (0,66 ± 0,03 ± 0,06 ± 0,04)%, ẞ(B^+ -> D^*0D_s^+) = (0,70 ± 0,12 ± 0,07 ± 0,05)%, ẞ(B^+ -> D^*0D_s^*+) = (2,46 ± 0,09 ± 0,25 ± 0,18)%, ẞ(B^0+ -> D^-D_s^+) = (0,73 ± 0,04 ± 0,07 ± 0,03)%, ẞ(B^0 -> D^-D_s^*+) = (0,84 ± 0,03 ± 0,08 ± 0,04)%, ẞ(B^0 -> D^*-D_s^+) = (0,70 ± 0,05 ± 0,07 ± 0,02)%, ẞ(B^0 -> D^*-D_s^*+) = (1,56 ± 0,03 ± 0,15 ± 0,05)%, oraz dla rozpadów B do stanu wzbudzonego Ds1(2460): B(B+ -> D¯0Ds1(2460)+) = (0,17 ± 0,05 ± 0,015 ± 0,08)%, B(B+ -> D¯*0Ds1(2460)+) = (0,93 ± 0,17 ± 0,09 ± 0,07)%, B(B0 -> D-Ds1(2460)+) = (0,29 ± 0,06 ± 0,03 ± 0,01)%, B(B0 -> D*-Ds1(2460)+) = (0,74 ± 0,08 ± 0,07 ± 0,02)%. Przytoczone niepewności pomiarów oznaczają kolejno błędy: statystyczny, systematyczny oraz związany z niepewnością stosunków rozgałęzień dla rozpadów rezonansów pośrednich występujących w badanych procesach. Uzyskane dokładności wyznaczenia częstości rozpadów są porównywalne lub dokładniejsze niż publikowane średnie światowe.Item Evidence of the Exclusive Jet Production Using the ATLAS Detector(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2023) Erland, Paula; Chwastowski, Janusz; Trzebiński , Maciej; Ciborowski, Jacek; Łuszczak, Marta; Szumlak, TomaszPrawdopodobnie od początku swojej historii ludzie zaczęli zadawać pytania dotyczące ich otoczenia. Ta ciekawość prowadziła ludzkość przez wieki odkryć i innowacji. Wciąż jednak wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Wśród nich są bardzo podstawowe, takie jak te o początek Wszechświata lub o prawa nim rządzące. Jednym ze sposobów znalezienia odpowiedzi na pytania dotyczące natury naszego Wszech- świata jest badanie podstawowych składników materii. Można to zrobić za pomocą najpotężniejszych mikroskopów zbudowanych ludzką ręką – akceleratorów cząstek – i ich „oczu” – detektorów. Ogólną ideą działania takiej aparatury jest zderzanie przyspieszonych wiązek cząstek (np. elektronów, protonów, jonów) i mierzenie produktów takiego zderzenia. Obecnie, ze względu na złożoność tych urządzeń, badania prowadzone są we współpracy skupiającej fizyków z całego świata. Jednym z takich międzynarodowych laboratoriów jest CERN (Conseil Europ ́een pour la Recherche Nucl ́eaire), w którym znajduje się największy akcelerator dotychczas zbudowany przez człowieka – Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Akcelerator ten wraz z zainstalowanymi na nim detektorami umożliwia badanie różnych zjawisk pojawiających się w oddziaływaniach zderzają- cych się cząstek. Niniejsza praca opisuje badania dotyczące produkcji tzw. dżetów w przypadkach gdy jeden z oddziałujących protonów pozostaje nietknięty i może zostać zmierzony. Pierwszy rozdział zawiera wprowadzenie do Modelu Standardowego, który jest powszechnie używaną teorią opisującą cząstki elementarne i oddziaływania między nimi. Omówiona została również chromodynamika kwantowa – teoria opisująca oddziaływania kwarków i gluonów. W rozdziale można również znaleźć opis procesów dyfrakcyjnych, które są jednymi z możliwych typów oddziaływań podczas zderzeń proton-proton. Opisana została też pokrótce budowa protonu i Pomeronu. Na koniec opisany został główny temat pracy: proces dyfrakcyjnej i ekskluzywnej produkcji dżetów. Rozdział drugi zawiera informacje o strukturze Wielkiego Zderzacza Hadronów. Zrozumienie tej aparatury jest niezbędne, ponieważ ustawienia akceleratora LHC (tzw. optyka) wpływa na trajektorię protonów. Ich obecność jest jedną z cech procesów dyfrakcyjnych i ekskluzywnych. Opis detektora „A Toroidal LHC ApparatuS” (ATLAS) użytego w tej pracy do pomiaru dżetów, znajduje się w rozdziale 3. Natomiast w rozdziale 4 przedstawiono detektory „ATLAS Forward Proton” (AFP) dostarczające informacji o protonie rozproszonym do przodu. Rozdziały 3 i 4 są równie ważne, ponieważ dane zebrane przez rozważane detektory są wykorzystywane w niniejszej pracy. Po powyższej części wprowadzającej następuje Rozdział 5 zawierający szczegółowy opis analizy procesów pojedynczej dyfrakcyji w danych zebranych przez detektor ATLAS w 2017 roku. W pierwszej kolejności przedstawiono badania poświęcone doborowi najbardziej odpowiednich do tej analizy algorytmów triggerowych. Następnie przeprowadzone zostały studia obiektów zrekonstruowanych w detektorach ATLAS i AFP. Opisano cięcia na ich „dobrą jakość”, pokazano ich podstawowe właściwości w porównaniu z przewidywaniami generatora Monte Carlo oraz przedstawiono szczegóły selekcji przypadków pojedynczej dyfrakcji. W następnej części rozdziału szóstego zostały omówione dwie metody redukcji tła. Pierwsza wykorzystuje próbkę tła (zdominowaną przez dżety niedyfrakcyjne) do określenia regionów wzbogaconych w zdarzenia sygnałowe. Druga wprowadza cięcie na obecność klastrów w przednim obszarze kalorymetru. Obie metody zostały wykorzystane do selekcji przypadków. Na koniec przedstawiono efektywne przekroje czynne po zastosowaniu danych kryteriów selekcji. Średni przekrój czynny dla strony A i C wynosi odpowiednio 74.4 ± 9.0 nb oraz 81.1 ± 3.8 nb. Liczby te powinny być jednak traktowane z zachowaniem dużej rezerwy gdyż czystość próbki jest mała (zaledwie 10-20%). Ostatni rozdział skupia się na poszukiwaniach przypadków produkcji ekskluzywnych dżetów. Analizę oparto o metodę pojedynczego tagu protonu. Procesy ekskluzywnej produkcji dżetów nie były widoczne w danych z wyższą krotnością zderzeń proton-proton (pile-up, μ). W danych z małym pile-upem (μ ∼ 0.05) 101 zderzeń zostało zidentyfikowanych jako kandydaci na przypadki ekskluzywne. Widoczny przekrój czynny na produkcję ekskluzywnych dżetów został oszacowany na 1.56 ± 0.47 nb dla protonu tagowanego po stronie A oraz 1.9 ± 0.2 nb gdy proton jest po stronie C. Otrzymany wynik jest zgodny z przewidywaniami Monte Carlo. Techniczne aspekty wybranych analiz wykonanych w trakcie mojego doktoratu zostały opisane w dodatkach. W Dodatku A przedstawiono badania wykonane dla detektorów AFP Silicon Tracker (SiT). Ich celem było opracowanie algorytmu wyszukiwania martwych, mało wydajnych lub gorących pikseli. Wydajność tych algorytmów przedstawiono w niniejszym dodatku. W dodatku B omówiono działanie algorytmu tiggerowego do zastosowania w selekcji ekskluzywnej produkcji dżetów. Idea algorytmu polega na porównaniu położenia protonu przewidywanego na podstawie kinematyki układu dwu-dżetowego w centralnym detektorze z położeniem protonu zarejestrowanego w detektorze AFP. Podczas badań przeanalizowano różne scenariusze optyki LHC, a także możliwe ulepszenia działania triggera. Dodatek C zawiera badania poświęcone działaniu algorytmów triggerowych wyszukujących przypadki zawierające dżety i protony “do przodu”. Obliczono efektywności algorytmów dostępnych podczas zbierania danych w 2017 r. Efektywności zostały przeanalizowane w zależności od czasu, pędu poprzecznego wiodącego dżetu i strat energii protonów. Ponadto pokazano tzw. „dead-time effect” dla triggerów AFP. Very early in human history, people started to ask questions concerning their surroundings. This curiosity lead mankind thru the ages of discoveries and innovations. Still, many questions remain unanswered. Among them are very basic ones, like how the Universe started or what are its fundamental components. One way to find the answers to questions about the nature of our Universe is to study basic constituents of matter. This can be done using the most powerful microscopes human-build so far – the particle accelerators – and their eyepieces – the particle detectors. Their general principle of operation is to collide accelerated bunches of particles (e.g. electrons, protons, ions) and detect products of such a collision. Nowadays, due to the complexity of these devices, studies are carried out by collaborations gathering physicists from all around the world. One such laboratory is CERN (Conseil Europ ́een pour la Recherche Nucl ́eaire) hosting the largest and the highest energy human-build accelerator – the Large Hadron Collider (LHC). This accelerator and its detectors allow studies of various phenomena observed in the interactions of colliding particles. This thesis describes one class of such processes: the production of jets in cases one interacting proton survives and can be measured. The first Chapter introduces basics of the Standard Model, a commonly accepted theory describing elementary particles and interactions between them. It discusses also Quantum Chromodynamics (QCD) – a theory describing interactions of quarks and gluons. In this chapter one can also find the description of diffractive processes followed by a brief discussion on the structure of a proton and Pomeron. Finally, the main subject of this thesis, the processes of Single Diffractive Di-Jet (SD JJ) is described. The second Chapter provides information about the structure of the Large Hadron Collider. Its understanding is essential since the LHC accelerator settings (the so-called machine optics) influence the scattered forward proton trajectory. The presence of the forward protons is one of the features of the diffractive or exclusive events. A brief description of “A Toroidal LHC ApparatuS” (ATLAS) detector, which is used for the jet measurement, is given in Chapter 3. Chapter 4 introduces the ATLAS Forward Proton detectors (AFP) providing information concerning the forward scattered proton. Both Chapters 3 and 4 are equally important since the data collected by the considered detectors are used in the present work. The above introductory part is followed by Chapter 5 containing the description of the analysis of the Single Diffractive Jet processes. First, the studies dedicated to the selection of triggers most suitable for this analysis are presented. Next, the properties of objects reconstructed in ATLAS and AFP are studied. The selection on their “quality” is described. Their basic properties in comparison to the Monte Carlo sample are shown and the details on standard SD JJ cuts are presented. These studies are followed by an exploration of background subtraction methods. The first one uses the background sample (triggered by a random trigger, expected to be dominated by non-diffractive jets) to determine the regions enriched in signal events. The second method introduces the gap-like cut on the presence of clusters in the forward calorimeter region. Both methods are then applied in the analysis. Finally, the visible cross-section is presented for all studied data sets after each selection step. The average visible cross-section for sides A and C is 74.4 ± 9.0 nb and 81.1 ± 3.8 nb, correspondingly. These numbers should be, however, treated with great caution since the purity of considered samples is low an between 10-20%. The last chapter focuses on searches of the exclusive jet processes in the low-μ 2017 data. The analysis uses the single tag method. The presence of the exclusive events was not evident in data taken with higher pile-up conditions. However, in the sample recorded with the smallest pile-up (0.05), 101 events were determined as candidates. The event displays were presented for the most interesting cases. The visible cross-section for the production of exclusive di-jets to be 1.56 ± 0.47 nb for the A side proton tag and 1.9 ± 0.2 nb for the C side one. The results are in a good agreement with Monte Carlo predictions. In the appendixes, a few technical aspects of the analyses done during my PhD are described. Appendix A presents the studies performed for the AFP Silicon Tracker detectors (SiT). The goal of this work was to develop an algorithm for searches of low-efficiency, dead and hot pixels. The performance of these algorithms is presented. In Appendix B, the performance of the AFP exclusive jet trigger algorithm is discussed. The algorithm was designed to enable an efficient registration of the exclusive jet processes. The idea of the algorithm is to compare the proton position predicted from the di-jet system kinematics in the central detector to that of the proton registered in the AFP. During the study, various scenarios of the LHC optics were analysed as well as the possible improvements of the trigger performance (e.g. studying the trigger efficiency with various radii of acceptance). Appendix C contains studies dedicated to the performance of AFP jet trigger algorithms. The efficiencies of such triggers available during 2017 data taking are calculated. The efficiencies are analysed in dependence on time, the leading jet transverse momentum and proton energy loss. In addition, the dead-time effect for AFP triggers is described.Item Hadronic final states in diffractive pp scattering at √s=13 TeV using the ATLAS detector(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Science, 2019) Czekierda, Sabina; Chwastowski, Janusz; Staszewski, Rafał; Ciborowski, Jacek; Szumlak, TomaszNiniejsza praca doktorska jest poświęcona badaniom rozkładów cząstek naładowanych produkowanych w oddziaływaniach dyfrakcyjnych proton-proton zachodzących na akceleratorze LHC. Jedną z sygnatur takich oddziaływań jest nietknięty, lecz spowolniony proton poruszający się w przód pod bardzo małym kątem względem osi wiązki, tzw. proton rozproszony dyfrakcyjnie W danych użytych w tej pracy protony dyfrakcyjne były rejestrowane przez specjalnie do tego celu skonstruowane detektory AFP, stanowiące jeden z poddetektorów eksperymentu ATLAS. Zostały one zainstalowane w tunelu LHC w 2016 roku. Analiza przeprowadzona w niniejszej pracy jest oparta na danych o scałkowanej świetlności wynoszącej około 51 nb-1, pochodzących z oddziaływań proton--proton zachodzących przy energii w układzie środka masy równej 13 TeV. Zostały one zebrane podczas jednego z tzw. runów w 2017 roku. Warto podkreślić, że jest to pierwsza analiza fizyczna wykorzystująca dane zebrane przez detektory AFP. W tej rozprawie zmierzono rozkłady cząstek naładowanych produkowanych w centralnej części detektora ATLAS. Rozkłady te przedstawiają krotności produkowanych cząstek, ich pędy poprzeczne oraz zmienną pseudorapidity, mówiącą o rozkładzie kątowym cząstek. Domyślny obszar, w którym mierzone są rozkłady cząstek, odpowiada względnej stracie energii protonu dyfrakcyjnego wynoszącej 3,5 - 8%. Dodatkowo zakres ten został podzielony na trzy podobszary równej szerokości, w których również zostały zmierzone wspomniane wcześniej rozkłady cząstek. W analizie akceptowano przypadki, w których wymagano, aby pęd poprzeczny cząstki był większy od 500 MeV i by wartość bezwzględna pseudorapidity była mniejsza niż 2,5. Zmierzone rozkłady zostały poprawione ze względu na obecność tła. Zastosowano również poprawki związane z efektywnością rekonstrukcji wierzchołków i śladów oraz akceptancją detektorów. Przewidywania dwóch modeli oddziaływań: PYTHIA 8.2 i EPOS zostały porównane do danych.Item Prompt and non-prompt J/ψ production in Pb–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV with ALICE experiment(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2023) Sharma, Himanshu; Otwinowski, Jacek; Lökös, Sándor; Grabowska-Bołd, Iwona; Szumlak, Tomasz; Zbroszczyk, HannaProdukcja czarmonium jest powszechnie uważana za znakomity próbnik w badaniu własności gorącej i gęstej materii jądrowej produkowanej w zderzeniach jądrowych przy pomocy Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) i Large Hadron Collider (LHC) w ramach chromodynamiki kwantowej (QCD). Pomiary produkcji J/ψ bezpośrednio w zderzeniach oraz z rozpadów cięższych stanów czarmonium, natychmiastowe J/ψ, pozwalają na porównanie do modeli produkcji J/ψ uwzględniających regenerację, która jest dominującym mechanizmem produkcji J/ψ przy małych pędach poprzecznych (pT) w centralnych zderzeniach ciężkich jonów. Pomiary te mają kluczowe znaczenie w zrozumieniu mechanizmu produkcji J/ψ poprzez regenerację. Pomiar produkcji J/ψ pochodzącej z rozpadów słabych b-hadronów, opóźnione J/ψ, dostarczają informacji o produkcji kwarków pięknych w zderzeniach jądrowych. Takie pomiary są ważne w badaniu zjawiska straty energii kwarków pięknych w materii jądrowej. Eksperyment ALICE ma unikatowe możliwości pomiaru trajektorii cząstek i ich identyfikacji przy niskich pędach w centralnym zakresie pospieszności (|y|<0.9), pozwalające na pomiar J/ψ przy pędach pT ~ 0 oraz separację produkcji natychmiastowych i opóźnionych J/ψ począwszy od pT ~ 1.5 GeV/c w zderzeniach Pb-Pb. Badania przedstawione w tej rozprawie wykorzystują dane ze zderzeń Pb-Pb przy energii w centrum masy na parę nukleonów √(s_NN ) = 5 TeV, zebrane przez kolaborację ALICE podczas LHC Run 2. Analiza polega na rekonstrukcji J/ψ w centralnym obszarze pospieszności w dielektronowym kanale rozpadu. Aby odseparować natychmiastowe od opóźnionych J/ψ, frakcja opóźnionych J/ψ (fB) jest wyznaczona wykorzystując dopasowanie funkcji jednocześnie do masy niezmienniczej i pseudopoprawnego czasu życia J/ψ, w różnych przedziałach pT w zakresie 1.5 < pT < 10 GeV/c. Dodatkowo, analiza jest przeprowadzona w różnych przedziałach centralności zderzeń Pb-Pb: 0-10%, 10-30% i 30-50%. To dopasowanie bazuje na szablonach otrzymanych z symulacji Monte-Carlo i danych eksperymentalnych. Frakcje otrzymane z dopasowania są poprawione na efekty związane z geometrią detektora i wydajnością rekonstrukcji. Frakcje opóźnionych J/ψ w zderzeniach pp wyznaczone są wykorzystując interpolację pomiędzy zmierzonymi wcześniej rozkładami opóźnionych J/ψ w centralnym przedziale pospieszności, w tych samych przedziałach pędowych jak w przypadku zderzeń Pb-Pb. Rozkłady produkowanych natychmiastowych i opóźnionych J/ψ, wyznaczone są poprzez przeskalowanie inkluzywnych rozkładów J/ψ RAA przez stosunek fB w zderzeniach Pb-Pb do fB w zderzeniach pp, w tych samych przedziałach pT i centralności. Błędy systematyczne pomiarów fB w zderzeniach Pb-Pb zostały wyznaczone biorąc pod uwagę wkłady z różnych źródeł i są uwzględnione w rozkładach natychmiastowych i opóźnionych J/ψ. Rozkłady produkcji natychmiastowych i opóźnionych J/ψ w zderzeniach jądrowych są zmodyfikowane w porównaniu do tych z binarnych zderzeń nukleon-nukleon przy tej samej energii zderzeń z powodu różnych efektów jądrowych. Takie modyfikacje można opisać ilościowo poprzez pomiar współczynników modyfikacji jądrowej (RAA). Współczynniki modyfikacji jądrowej dla natychmiastowych i opóźnionych J/ψ są zmierzone w zderzeniach Pb-Pb przy energii √(s_NN ) = 5 TeV w funkcji pT i przedziałach centralności wspomnianych powyżej. Błędy systematyczne wyznaczone dla fB są uwzględnione w zmierzonych rozkładach RAA. Końcowe wyniki są porównane z poprzednimi pomiarami wykonanymi przez eksperyment ALICE przy niższej energii zderzeń √(s_NN ) = 2.76 TeV. Należy zauważyć, że otrzymane nowe wyniki są znacznie dokładniejsze od tych przy niższej energii biorąc pod uwagę ilość przedziałów pędowych i centralności. Otrzymane wyniki są również porównane do podobnych pomiarów przy wysokich pędach wykonanych przez eksperymenty CMS i ATLAS. Prezentowane wyniki uzupełniają te otrzymane przy wysokich pędach rozszerzając zakres pędowy w stronę niskich pT. Wyniki najnowszych obliczeń teoretycznych opisujące produkcję J/ψ z uwzględnieniem różnych efektów w medium dla kwarków powabnych i pięknych w zależności od pT, użyte są do porównania ze zmierzonymi rozkładami i RAA dla natychmiastowych i opóźnionych J/ψ. Rozszerzenie tych badań jest również prezentowane, gdzie plany przyszłych pomiarów eksperymentu ALICE są w skrócie dyskutowane. Charmonium production has been widely recognized as an excellent probe for investigating the properties of hot and dense nuclear matter formed in ultrarelativistic nuclear collisions at the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and the Large Hadron Collider (LHC) within the framework of Quantum Chromodynamics (QCD). The measurements of directly produced J/𝜓 and those originated from feed-down of heavy charmonium states, prompt J/𝜓, provide a direct comparison with models that include J/𝜓 production through regeneration, the dominant production mechanism at low transverse momentum (pT) and in central collisions at the LHC. This is crucial to understand the J/𝜓 production via the regeneration mechanism. The measurements of J/𝜓 originating from the weak decay of b-hadrons, non-prompt J/𝜓, provide an estimate of beauty quark production in nuclear collisions. Such measurements are important to investigate the beauty quark energy loss in the nuclear medium. The ALICE experiment has unique tracking and particle identification capabilities down to very low momentum at midrapidity (|y| < 0.9), enabling the J/𝜓 reconstruction down to pT ∼ 0 and separation of prompt and non-prompt J/𝜓 down to pT ∼ 1.5 GeV/c in Pb–Pb collisions. This study utilizes the complete datasets from Pb–Pb collisions at the center of mass energy, √sNN = 5.02 TeV, collected by the ALICE experiment during the LHC Run 2 program. The analysis is performed by reconstructing J/𝜓 meson at midrapidity in the dielectron decay channel. To separate the prompt and non-prompt J/𝜓 contributions, non-prompt J/𝜓 fraction (fB) is extracted by simultaneous unbinned fits on invariant mass and pseudoproper decay length of dielectron candidates in different pT intervals in the range 1.5 < pT < 10 GeV/c. Additionally, the analysis is performed in different centrality intervals, namely, 0-10%, 10–30%, and 30-50%. The fits rely on the templates obtained from Monte-Carlo simulation and data collected in the experiment. The fractions obtained from the fits are corrected for the detector’s acceptance and reconstruction efficiency. Similarly, non-prompt J/𝜓 fractions in pp collisions are obtained by interpolating available non-prompt J/𝜓 measurements at midrapidity in the same pT intervals as in Pb–Pb collisions. The production yields of prompt and non-prompt J/𝜓 are determined by scaling inclusive J/𝜓 RAA by the ratio of fB in Pb–Pb to fB in pp collisions in the same pT and centrality intervals. Systematic uncertainties in fB measurements in Pb–Pb collisions due to possible sources are estimated and propagated to the measurements of yields of prompt and non-prompt J/𝜓. The prompt and non-prompt J/𝜓 production is modified in nuclear collisions in comparison to binary nucleon-nucleon collisions at the same collision energy due to various nuclear effects. Such modifications can be quantified by measurements of nuclear modification factors (RAA). The nuclear modification factors of prompt and non-prompt J/𝜓 are measured as a function of pT in Pb–Pb collisions at √sNN= 5.02 TeV across aforementioned centrality intervals. The systematic uncertainties obtained in the fB measurements are propagated to the measurements of the RAA. The final results are compared with the previous measurements performed by the ALICE experiment at lower collision energy √sNN = 2.76 TeV. Notably, the presented new results are more precise in terms of pT and centrality intervals compared to results at lower collision energy. The results are further compared with similar measurements at high pT by the CMS and ATLAS experiments. The measurements presented in this study complement the existing results obtained at high pT by extending the analysis to lower pT values. The state-of-the-art theoretical model calculations that include several medium effects for charm and beauty quarks depending on pT are adopted to compare with the production yields and RAA of both prompt and non-prompt J/𝜓. An extension to these studies is also presented, where the future plans of the ALICE experiment for such measurements are briefly discussed.Item Search for extended scenarios of electroweak symmetry breaking with the ATLAS experiment at LHC(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2019) Bahmani, Marzieh; Brückman de Renstrom, Paweł; Siódmok, Andrzej; Shekhovtsova, Olga; Szumlak, TomaszW ramach poszukiwań rozszerzonych scenariuszy łamania symetrii elektrosłabej, niniejsza praca doktorska przedstawia rozwój narzędzi fenomenologicznych oraz technik analizy danych doświadczalnych użytych w poszukiwaniu elektrycznie naładowanego bozonu Higgsa w eksperymencie ATLAS. Rozprawa podzielona jest na dwie części. Część pierwsza skupia się˛ na rozwoju narzędzi programistycznych służących do generowania precyzyjnych przewidywań dla procesów zawierających leptony τ w stanie końcowym, włączając sygnał, tło oraz ich interferencje˛ w Modelu Standar- dowym (MS) oraz modelach rozszerzających sektor łamania symetrii elektrosłabej. Przedstawione badania dotyczą˛ rozwoju programu TauSpinner. Jest to narzędzie pozwalające na modyfikowanie modelu fizycznego wygenerowanych próbek Monte Carlo w zakresie dynamiki procesu produkcji, bez konieczności ponownego ich generowania. Proces produkcji i rozpadu leptonu τ jest modyfikowany zgodnie ze zmienionym modelem fizycznym przy użyciu wag. W pracy przedstawiono nową wersję programu TauSpinner pozwalającą na wprowadzanie niestandardowych stanów i sprzężeń oraz badanie ich wpływu na procesy fuzji bozonów wektorowych. Badano również korelacje spinowe pary leptonów τ w procesach zawierających dodatkowo dwa twarde strumienie cząstek w stanie końcowym. Druga część rozprawy opisuje poszukiwania elektrycznie naładowanego bozonu Higgsa rozpadającego się na lepton τ oraz jego neutrino w eksperymencie ATLAS na Wielkim Zderzaczu Hadronów (ang.: LHC). Obserwacja eksperymentalna naładowanych bozonów Higgsa, H+, przewidywanych w wielu modelach rozszerzających sektor Higgsa, byłaby jednoznacznym dowodem fizyki wykraczającej poza MS. Ta część rozprawy poświęcona jest poszukiwaniu H+ w sygnaturach τ+jets i τ+lepton przy użyciu danych eksperymentu ATLAS kolejno z lat 2015-2016 oraz pełnego Run-II (2015-2018). W tej części praca skupia się na technikach analizy wielu zmiennych używanych do finalnej identyfikacji sygnału oraz na opartej na danych metodzie oszacowania tła pochodzącego od strumieni cząstek błędnie identyfikowanych jako hadronowo rozpadające się˛ leptony τ.Item Spectator-induced electromagnetic effects in 40Ar+45Sc collisions at 40A GeV/c beam momentum(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2023) Bhosale, Sneha; Rybicki, Andrzej; Grabowska-Bołd, Iwona; Siemiarczuk, Teodor; Szumlak, TomaszEksperyment NA61/SHINE (SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment) w CERN to przedsięwzięcie naukowe, mające na celu zbadanie własności zjawisk produkcji hadronów w zderzeniach hadron-hadron, hadron-jądro i jądro-jądro. Niniejsza rozprawa doktorska przedstawia studium doświadczalne efektów elektromagnetycznych wywołanych przez "układy spektatorów" w zderzeniach Ar+Sc przy pędzie wiązki równym 40A GeV/c (√sNN = 8.76 GeV). Studium to polega na zbadaniu modyfikacji stosunków emisji naładowanych pionów (π+/π−) w funkcji zmiennej Feynmana xF, pędu poprzecznego pT i centralności zderzenia. Przedstawiona analiza eksperymentalna udowadnia obecność spowodowanych przez układy spektatorów efektów elektromagnetycznych w systemach zderzających się niewielkich jąder przy energiach akceleratora SPS. Z rosnącą peryferyjnością zderzenia, elektromagnetyczna dystorsja stosunków π+/π− zwiększa się wraz z rosnącym całkowitym ładunkiem układu spektatorów. Zaprezentowana w rozprawie analiza powiększa naszą wiedzę o nakładaniu się efektów elektromagnetycznych i izospinowych w zderzeniu. Zawiera ona także studium porównawcze pomiędzy zderzeniami Ar+Sc oraz danymi z peryferyjnych zderzeń Pb+Pb przy pędzie wiązki równym 158A GeV/c (√sNN = 17.3 GeV), uzyskanymi przez eksperyment NA49 na akceleratorze SPS. Studium to uzupełnia dyskusja jakościowych podobieństw oraz ilościowych różnic w efektach elektromagnetycznych w zderzeniach Ar+Sc i Pb+Pb. Wreszcie, uwzględniając fakt że wspomniane efekty mogą rzucić nowe światło na czasoprzestrzenną ewolucję procesu produkcji cząstek, rozprawa zawiera również obliczenia modelowe wykonane za pomocą symulacji Monte Carlo i mające na celu analizę tej ewolucji. The SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment (NA61/SHINE) at CERN is a scientific endeavour aimed at scrutinizing the characteristics of hadron pro- duction in hadron-hadron, hadron-nucleus, and nucleus-nucleus collisions. In this doctoral dissertation, a comprehensive experimental study of spectator-induced electromagnetic (EM) effects in Ar+Sc collisions at 40A GeV/c (√sNN = 8.76 GeV) is presented. The study is carried out by analyzing the modification of charged pion (π+/π−) ratios as a function of the Feynman variable xF, transverse momentum pT, and collision centrality. The exper- imental analysis presented herein demonstrates the presence of spectatorinduced EM effects in small-scale nuclear collision systems at SPS energies. With increasing peripherality of the collision, the EM distortion of π+/π− ratios increases as a function of increasing spectator charge. The study presented in this dissertation enhances our understanding of the interplay between EM and isospin effects in the collision. Also, it in- cludes a comparative analysis between current Ar+Sc results and earlier results from the NA49 experiment’s Pb+Pb data for peripheral collisions at 158A GeV/c (√sNN = 17.3 GeV) obtained at the SPS. This analysis is sup- plemented by a discussion of the qualitative similarities and quantitative differences in EM effects in Ar+Sc and Pb+Pb collisions. Finally, acknowl- edging that these effects can shed new light on the space-time evolution of particle production, the study incorporates a dedicated Monte Carlo model simulation to explore this evolution.
