Émilie Maurice soutient son HDR

Le charme de la cible fixe de l’expérience LHCb

L’expérience LHCb avec sa cible fixe originale a ouvert un champ d’investigation unique auprès du grand collisionneur de hadrons (LHC). Cette configuration bénéficie des excellentes performances du détecteur LHCb et du LHC. Plus précisément, le détecteur LHCb, optimisé pour étudier les hadrons contenant des quarks c et/ou b, reconstruit efficacement les hadrons charmés ainsi que les charmonia sur les trois unités de rapidité couvertes par le détecteur, lesquelles se traduisent en terme de rapidité dans le centre de masse de la collision par une couverture quasi complète de l’hémisphère arrière de la collision. Quant au LHC, la possibilité d’exploiter ses différents faisceaux (protons et plomb) associée à la possibilité d’injecter différents gaz en tant que cible fixe, offre une large gamme de densité d’énergie au sein des collisions. De plus, la configuration cible fixe donne accès à une énergie inédite au sein des collisions : 100 GeV, ayant pour conséquence la production d’une seule paire charme/anti-charme dans les collisions PbPb les plus centrales, donc s’affranchissant du phénomène dit de recombinaison statistique observé aux collisionneurs RHIC et LHC. Tous ces éléments font de LHCb en configuration cible fixe le lieu idéal pour investiguer de manière exhaustive la chromodynamique quantique.

Cette habilitation à diriger des recherches est dédiée à l’étude de la production de charme exploitant les données pionnières collectées durant le run 2 du LHC. Ces analyses ont démontré la faisabilité d’un programme de physique dédié à la physique du charme avec cette configuration cible fixe. Malgré le manque de statistiques, les études des collisions proton-gaz mais aussi plomb-gaz ont permis d’obtenir des premiers résultats physiques, ouvrant la voie à un vaste programme de physique. L’amélioration du système de cible fixe, appelée SMOG2, sera aussi présentée ainsi qu’un état des lieux du run 3 du LHC et les perspectives associées. En effet, dès 2024, grâce à SMOG2, un programme exhaustif de caractérisation de l’hadronisation mais aussi de la suppression des charmonia menant à l’étude non-ambigüe du phénomène d’écrantage de couleur prédit au sein du plasma de quarks et gluons, sera mené. Après avoir analysé des lots de données d’énergies différentes avec des statistiques extrêmement limitées, la configuration cible fixe de LHCb va entrer dans l’ère de la précision !