Análise do efeito HBT em colisões Pb-Pb no detector CMS do Large Hadron Collider

Abstract

As colisões relativísticas de íons pesados permitem o estudo do comportamento da matéria sob condições extremas de pressão e temperatura. Nestas condições são observadas muitas evidências de uma transição de fase da matéria comum (hádrons) para um plasma composto de quarks e glúons (QGP). O estudo das propriedades do QGP são de suma importância para o entendimento da cromodinâmica quântica (QCD), teoria fundamental que descreve as interações entre quarks e glúons. Além disso, é esperado o QGP ser produzido em condições similares às do Universo em seus primeiros microssegundos de vida no modelo do Big Bang e de objetos astrofísicos compactos como estrelas de nêutrons. A análise do efeito Hanbury–Brown–Twiss (HBT) em colisões relativísticas de íons pesados nos possibilita obter informações a respeito das dimensões espaço-temporais da região de emissão de partículas numa colisão através da função de correlação, o que nos permite também investigar o QGP. Esse trabalho apresenta uma análise simplificada do efeito HBT em colisões Pb-Pb a √ sNN = 2.76 TeV utilizando os dados públicos do detector Compact Muon Solenoid (CMS) no Large Hadron Collider (LHC). O estudo consiste na utilização do efeito HBT para a determinação das dimensões espaço-temporais aparentes do estado final (estágio de emissão de hádrons) do sistema formado em colisões Pb-Pb. A análise é feita para diferentes classes de centralidade (medida da sobreposição entre os dois núcleos de Pb), onde tais dimensões são determinadas em termos de um parâmetro Rinv ou R. Observa-se que as dimensões aparentes do sistema formado em tais colisões dependem muito fracamente da centralidade (em nossas condições de análise) ou, equivalentemente, da multiplicidade de partículas carregadas utilizadas no estudo do efeito HBT.

Relativistic heavy-ion collisions allow the study of matter under extreme conditions of pressure and temperature. Under these circumstances, several evidences of a phase transition from ordinary matter (hadrons) to a plasma composed of quarks and gluons (QGP) are observed. The investigation of QGP properties is of utmost importance for understanding quantum chromodynamics (QCD), the fundamental theory describing interactions among quarks and gluons. Furthermore, the production of QGP is expected to mimic conditions similar to the early moments of the Universe in the Big Bang model, as well as compact astrophysical objects like neutron stars. The analysis of the Hanbury–Brown–Twiss (HBT) effect in relativistic heavy-ion collisions enables us to extract information about the space-time dimensions of the particle emission region using correlation functions. This, in turn, provides inputs for the exploration of the QGP. This work presents a simplified analysis of the HBT effect in Pb-Pb collisions at √ sNN = 2.76 TeV, utilizing publicly available data from the Compact Muon Solenoid (CMS) detector at the Large Hadron Collider (LHC). The study involves the utilization of the HBT effect to determine the apparent space-time dimensions of the final state (hadron emission stage) of the system formed in Pb-Pb collisions. Analyses are conducted for different centrality classes (a measure of the overlap between the two Pb nuclei), where these dimensions are determined in terms of a parameter Rinv or R. It is observed that the apparent dimensions of the system formed in such collisions depend very weakly on the centrality (at least in our analysis conditions) or, equivalently, on the charged particle multiplicity used in the study of the HBT effect.