Le programme de recherche autour du Plasma de Quarks et de Gluons (état déconfiné de la matière nucléaire) va pouvoir s’étendre considérablement avec la reprise des collisions Plomb-Plomb à l’énergie record de = 5,36 TeV. Le 26 septembre 2023, le LHC a délivré des faisceaux de plomb avec un taux de collisions entre 2 et 6 kHz ; l’objectif est de monter rapidement à des taux de 50 kHz. La période de prise de données s’achèvera fin octobre. La statistique de collisions alors accumulée dans cette période du Run3 du LHC sera 10 fois plus importante que toutes celles des Runs 1 (2010-2013) et 2 (2015-2018). Ces données sont d’une importance cruciale pour l’expérience ALICE car elles permettent d’accéder au cœur du programme d’étude du Plasma de Quarks et de Gluons avec une meilleure précision mais surtout de nouvelles observables accessibles grâce aux améliorations de l’expérience et aux nouveaux détecteurs installés dans la période 2018-2022.

Collision Pb Pb ALICE MFT

Vue d’une collision Pb-Pb, le 27 Septembre par l’expérience ALICE dans ses différents détecteurs dont le spectromètre à muons, le Muon Forward Tracker et le calorimètre électromagnétique.


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Les noyaux de Plomb accélérés au LHC (CERN) aux énergies ultrarelativistes sont sources d’un important champ électromagnétique qui ressemble à un champ de photons d’une densité de l’ordre de quelques photons autour du noyau, ce qui représente des densité records de l’ordre de 1024 photons par cm2, avec des énergies de quanta des photons qui atteignent le gigaélectronvolt. Ainsi le LHC devient un collisionneur photon-photon ou photon-hadron ; les réactions induites par photons sont à l’étude dans les collisions ultrapériphériques au LHC (Fig 1) mais également dans les collisions avec recouvrement nucléaire.

fr LHC Densité photons 28 nov 2022
En 2016, la collaboration ALICE a observé une production plus importante de J/Ψ (état lié d’un quark et un antiquark charmé) dans les collisions Pb-Pb à √SNN = 2.76 TeV très périphériques et à très basse impulsion transverse, par rapport aux prédictions théoriques dans les processus hadroniques. Ce résultat étant la première indication de la photo-production cohérente de J/Ψ dans des collisions avec recouvrement nucléaire. Il s’agit d’une interaction cohérente d’un photon avec tout le noyau de Pb produisant un J/Ψ, qui a les mêmes nombres quantiques que le photon avec une masse 3 fois supérieure à la masse du proton. Littéralement le photon, par fluctuation quantique se transforme en un quark-antiquark charmé virtuel et qui par interaction avec le noyau acquiert de la masse et se transforme dans un J/psi réel. La compréhension de la photo-production cohérente dans une collisions avec recouvrement nucléaire représente un défi pour la physique théorique, car la cohérence de l’interaction du photon avec un noyau qui se disloque complètement lors de la collision avec recouvrement nucléaire, reste un mystère. La collaboration ALICE, a mesuré cette production cohérente à rapidité avant (2.5<y<4) dans le canal de décroissance muonique du  J/Ψ des collisions périphériques Pb-Pb à √SNN = 5.02 TeV, et, pour la première fois un signal (> 5σ) a été observé dans des collisions semi-centrales. La section efficace de production de ces J/Ψ est présentée sur la Figure 2 en fonction du nombre moyen de nucléons participants <Npart> (Dans cette représentation les collisions les plus centrales correspondent à <Npart>  ≈400 ). Ces résultats montrent aussi une faible dépendance avec la centralité de la collision, ainsi qu’une augmentation de la photo-production cohérente avec l’énergie de la collision. Ces résultats sont reproduits par des calculs théoriques utilisés pour décrire la photo-production dans les collisions ultrapériphériques, modifiés phénoménologiquement pour tenir compte des contraintes d’une interaction avec recouvrement nucléaire. Les futures mesures du Run3 (avec plus de statistique et plus de précision) pourront clarifier les modèles théoriques de photo-production cohérente mais également en étudiant ce processus pour des collisions plus centrales, elles permettront de tester la dissociation des J/Ψ photo-produits dans le plasma de Quark et de Gluons qui est généré dans le volume du recouvrement nucléaire.

Section photo production

Figure2 : Section efficace de la photo-production de J/Ψ en fonction du nombre moyen de nucléons participants, dans l’interaction hadronique Pb-Pb à l’énergie du centre de masse √SNN )=5.02 TeV. Les résultats sont comparés aux prédictions théoriques.

En savoir plus : arXiv:2204.10684 à paraître dans Phys.Lett.B. & Courrier du CERN : Oct2022
[1] Phys. Rev. Lett. 116 no. 22, (2016) 222301, arXiV 1509.08802

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Après un redémarrage au mois de juillet 2022, le LHC a délivré à nouveau des collisions de Plomb à l’énergie record de √s_NN= 5,36 TeV pendant quelques heures le 18 Novembre 2022. Ce premier test de collisions Pb-Pb est une étape importante pour l’expérience ALICE afin d’optimiser et de préparer la prise de données et la compression de celles-ci en vue du programme d’étude du Plasma de Quarks et de Gluons (état déconfiné de la matière nucléaire) lors du Run Pb-Pb de 2023.

collisions pb pb dans ALICE 18 nov2022                                  Vue d’une collision Pb-Pb, le 18 novembre par l’expérience ALICE dans ses différents détecteurs dont le spectromètre à muons, le Muon Forward Tracker et le calorimètre électromagnétique.

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Félicitations à Rita Sadek qui a obtenu un prix de thèse ALICE 2023 !

Ce prix lui a été remis pendant la réunion de collaboration ALICE le 12 juillet 2023.

Le prix récompense chaque année deux thèses soutenues dans l’année précédente. Les thèses sont sélectionnées sur la base du niveau des résultats obtenus, de la qualité du manuscrit et de l'importance de la contribution à la collaboration.

Titre de la thèse :

« Préparation et analyse des premières données du détecteur MFT d’ALICE au CERN », soutenue le 28 Octobre 2022 à Nantes

Directeur de thèse : Gines Martinez

Co-encadrants: Guillaume Batigne, Maxime Guilbaud

image OK RitaSadek

Lien vers la thèse : https://theses.hal.science/tel-04008085
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10 ans après la découverte du boson de Higgs* et après 3 ans et ½ d’arrêt, le LHC (Large Hadron Collider) au CERN redémarre ! Le 5 juillet 2022 à 16h47 le LHC a délivré les premières collisions proton proton à 13,6 TeV  pour les 4 expériences du LHC : ALICE, ATLAS, CMS, LHCb.  L’expérience ALICE a démarré son programme de physique avec les nouveaux détecteurs installés pendant ces années d’arrêt, en particulier le Muon Forward Tracker (MFT)  pour lequel l’équipe ALICE de Subatech a contribué de manière majeure. Une nouvelle électronique de lecture, afin de pouvoir supporter une plus grande luminosité, et  un nouveau logiciel de reconstruction et d’analyse vont permettre d’étudier ces collisions et poursuivre l’étude des propriétés fondamentales de l’univers.

Premières collisions proton proton dans ALICE

ALICE Collaboration, premieres collisions proton-proton dans ALICE avec, entre autres , les détecteurs MFT, spectromètre à muons (MCH, MID) calorimètre électromagnétique (EMC).

 
Video du direct du démarrage du LHC https://www.youtube.com/watch?v=06kFq1QF5-s

https://home.cern/fr/news/series/higgs10

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Lien vers la série que l'IN2P3 à mis en ligne depuis le mois d’avril sur le redémarrage du LHC ( Episode 1 : https://www.in2p3.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/au-cern-les-scientifiques-reprennent-l-exploration-de-l-univers)