Etude de résonances baryoniques pour explorer la dynamique des collisions d'ions lourds à des énergies de quelques GeV/nucléon

L'interaction forte, décrite par la Chromodynamique Quantique (QCD), est responsable de la composition des nucléons en quarks et gluons, la génération de la plus grande partie de sa masse et de la structure des noyaux atomiques. Cette force a joué un rôle important dans l'évolution primordiale de l'Univers et est cruciale pour la structure des objets stellaires compacts, comme les étoiles à neutrons. Comprendre les propriétés de la matière en interaction forte, comme son équation d'état,son diagramme de phase, et ses propriétés de transport (viscosité, conductivité électrique etc.) est un sujet de recherche aujourd'hui très actif. Les collisions de noyaux lourds aux énergies relativistes sont un outil pour mener ces études dans un laboratoire terrestre, car elle permettent la formation de matière de QCD à des températures et densités variées. Les propriétés de la matière sont fournies par les particules produites pendant les collisions d'ions lourds et mesurées dans les détecteurs de particules. Le dispositif expérimental HADES, pour High Acceptance Di-Electron Spectrometer, installé à GSI, Darmstadt, Allemagne, étudie les collisions aux énergies de quelques GeV par nucléon, qui correspondent à des températures modérées et de grandes densités baryoniques nettes. Dans ces conditions, la dynamique du système est gouvernée par les excitations et décroissances de résonances baryoniques, parmi lesquelles Δ(1232), qui décroit en une paire proton-pion, est la plus abondante. Précédemment, une nouvelle méthode itérative [1] a été développée par HADES pour extraire, avec une grande précision statistique et systématique, le signal de résonances du fond combinatoire constitué par les paires proton-pion non corrélées (rapport signal/fond de l'ordre de 1%) . L' application à des données dans la réaction à (sNN)1/2 = 2.42 GeV [2] a permis une analyse multi-différentielle (masse invariante, impulsion transverse, rapidité de la résonance) qui a révélé des caractéristiques qui ne peuvent pas être expliquées par les modèles théoriques existants. Le sujet proposé sera réalisé en collaboration avec l'auteur de la méthode itérative mentionnée ci-dessus,un professeur associé à l'école polytechnique de Varsovie, en Pologne. Le but sera d'étendre et d'adapter l'analyse pour l'utiliser sur des jeux de données collectés depuis par la collaboration HADES dans la réaction Ag+Ag à (sNN)1/2 = 2.42 GeV et (sNN)1/2 = 2.55 GeV, et la réaction Au+Au at (sNN)1/2 = 2.24 GeV. L'interprétation des résultats fournira l'occasion de collaborer étroitement avec les experts en physique théorique et d'étendre les méthodes pour analyser les résultats issus de modèles dynamiques variés décrivant les collisions d'ions lourds. La participation dans ce projet donnera au candidat la chance de rejoindre la collaboration HADES (environ 100 personnes) et d'interagir avec les chercheurs de plusieurs instituts dans différents pays européens. [1] G. Kornakov and T. Galatyuk, Eur.Phys.J.A 55 (2019) 11, 204 [2] J. Adamczewski-Musch et al. (HADES Collaboration), Phys.Lett.B 819 (2021) 136421 École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Direction : Béatrice RAMSTEIN Financement : Contrats ED : Programme blanc GS-Physique, Autres programmes français pour doctorants étrangers, Financement du CNRS, Programme Eiffel du ministère des affaires étrangères pour doctorants étrangers, Programmes de financements étrangers (hors CSC), Programme doctoral 'Handicap' MESRI-UPSaclay