Study of the Bose-Einstein correlations in proton-proton and proton-lead collisions at LHCb

Abstract

Niniejsza rozprawa opisuje wyniki badań korelacji Bosego-Einsteina dla jednoimiennie naładowanych pionów pochodzących ze zderzeń proton-proton oraz proton-ołów zarejestrowanych w eksperymencie LHCb przy energii odpowiednio √s= 7 TeV w układzie środka masy oraz √(s_NN )= 5.02 TeV w układzie środka masy przypadającej na nukleon. Obydwa pomiary są pierwszymi tego typu wykonanymi w obszarze do przodu przy energiach LHC. Wykorzystane w analizie dane proton-proton (proton-ołów) zostały zebrane w 2011 (2013) roku i odpowiadają scałkowanej świetlności 1.0 fb-1 (1.6 nb-1). Parametry korelacji są zmierzone dla różnych przedziałów krotności cząstek naładowanych. Wyznaczone promienie korelacji (parametry przecięcia) rosną (maleją) z krotnością cząstek naładowanych, co jest zgodne z obserwacjami z innych eksperymentów przy LHC w centralnym obszarze pseudopospieszności. Zmierzone promienie korelacji skalują się liniowo z pierwiastkiem sześciennym z krotności cząstek naładowanych. Takie zachowanie jest zgodne z przewidywaniami bazującymi na modelach hydrodynamicznych. Ponadto, uzyskane wyniki wskazują na zależność promienia korelacji od pseudopospieszności. W rozprawie przedstawiono również rozwój symulacji detektorów RICH dla zmodernizowanego eksperymentu LHCb. Głównym celem tych prac jest przygotowanie do okresu zbierania danych Run3. Opracowane rozwiązania są wykorzystane do oceny wydajności systemu RICH w warunkach panujących w trakcie Run3 przy różnych konfiguracjach detektorów. Przeprowadzone badania wskazują, że zmodernizowane detektory dobrze spełniają pierwotne założenia co do ich wydajności.

This thesis describes a study of the Bose-Einstein correlations for same-sign charged pions originating from proton-proton and proton-lead collisions recorded in the LHCb experiment at √s= 7 TeV centre-of-mass energy and √(s_NN )= 5.02 TeV centre-of-mass energy per nucleon. Both measurements are the first of this type performed in the forward region at LHC energies. The proton-proton (proton-lead) dataset used in the analysis was recorded in 2011 (2013) and corresponds to an integrated luminosity of 1.0 fb-1 (1.6 nb-1). Correlation parameters are determined for different regions of charged-particle multiplicity. It is observed that the correlation radius (the intercept parameter) increases (decreases) with the charged-particle multiplicity, which is consistent with observations from other experiments at the LHC in the central rapidity region. The measured correlation radii scale linearly with the cube root of the charged-particle multiplicity. Such a behaviour is compatible with predictions based on the hydrodynamic models. Moreover, hints for a dependence of the correlation radius on pseudorapidity are observed. The thesis also reports the developments in the simulation of the RICH detectors for the upgrade of the LHCb experiment. The main focus of this work is the preparation for the Run3 data-taking period. The developed tools are used to assess the performance of the RICH system in the Run3 conditions with different detector configurations. Conducted studies indicate that the upgraded RICH detectors well meet their nominal performance expectations.