Quelques micro-secondes après le Big Bang l’Univers se trouvait dans un état de plasma de quarks et de gluons (QGP). Cet état, prédît par la Chromodynamique Quantique, la théorie de l’interaction forte, est atteint pour des températures ou des densités d’énergie très élevées. Ces conditions sont réunies dans les collisions d’ions lourds ultra-relativistes au LHC au CERN.
Parmi les différentes observables du QGP, l’étude de la production d’hadrons contenant des quarks lourds (c ou b) et des quarkonia (états liés c-cbar ou b-bbar) est particulièrement pertinente pour comprendre les propriétés du QGP. En effet, les quarks lourds sont produits par collisions entre partons des noyaux incidents aux premiers instants de la collision, et subissent donc toute la dynamique de la collision.
Grâce aux mesures de production de J/psi (c-cbar) dans les collisions Pb-Pb lors des Runs 1 et 2 du LHC, la collaboration ALICE a mit en evidence le mécanisme de regeneration des quarkonias: quand le nombre initial de paires quark/anti-quark est élevé, et que les quarks lourds thermalisent dans le QGP, alors des nouveaux quarkonia peuvent être crées par le QGP par recombinaison de quarks lourds. D’autres mécanismes tels que la suppression par ecrantage de couleur affectent aussi la production des quarkonia. Les mesons Bc sont constitués d’un quark b et un antiquark c (et conjugué de charge). De ce fait, leur production dans des collisions proton-proton est largement défavorisé. Néanmoins, dans les collisions Pb-Pb, la production du Bc pourrait être largement augmenté grâce au mécanisme de regeneration.
Nous proposons d’étudier la production des mésons Bc dans les collisions Pb-Pb à une énergie dans le centre de masse de la collision par paire de nucleon (sqrt(sNN)) de 5.36 TeV au LHC avec les données du Run 3 (2022-2025). Le système de détection d’ALICE a été amélioré en vue des Runs 3 et 4 avec l’ajout d’un trajectographe à pixels en silicium (MFT) pour compléter le spectromètre à muons d’ALICE et une nouvelle électronique de lecture de ce dernier. Ces ameliorations permettront, d’une part, de profiter au maximum de l’augmentation en luminosité du LHC et ainsi de tripler en une seule année la quantité de données collectées pendant tout le Run 2 (2015-2018) du LHC et, d’autre part, de mesurer avec precision la position des vertex secondaires de décroissance des hadrons beaux. Les mésons Bc seront mesurés à grande rapidité en reconstruisant trois muons secondaires avec le spectromètre à muons et le MFT d’ALICE.
Dans un premier temps, le candidat contribuera à l’optimisation et l’evaluation des performances des algorithmes de matching entre le spectromètre à muons et le MFT, et de reconstruction des vertex secondaires. Dans un deuxième temps, le candidat étudiera le aux de production des mésons Bc dans les collisions Pb-Pb. Finalement, les résultats seront comparés à d’autres mesures expérimentales et à divers calculs théoriques.
Ce travail inclut la familiarisation de l’étudiant avec les outils de travail de la grille de calcul ainsi qu’avec les nouveaux codes de simulation, reconstruction et analyse de la collaboration ALICE.