Estudo de hádrons exóticos com a atualização do experimento ALICE do CERN - Carvalho, Leopoldo Abranches de (2022)
Este trabalho busca analisar a viabilidade e os principais aspectos da medição da partícula exótica X(3872), considerando as características do detector ALICE 3, que será implementado na próxima década no LHC. Apesar do enfoque ter sido dado ao hádron X(3872), a pesquisa não se trata de um estudo de caso, mas de uma análise que pode muito bem ser extrapolada para outros exóticos, daí o título mais abrangente desta dissertação. Foram realizadas simulações computacionais tendo em vista tanto a estrutura física do detector (e.g. as camadas de silício para a reconstrução da trajetória), como também o interesse em intervalos de baixo momento transversal, permitindo um estudo em condições ainda não observadas. Alguns critérios de seleção, como as variáveis Q e Delta R também foram implementados, a fim de que a significância aumentasse consideravelmente. A reconstrução da massa invariante foi feita pelo canal de decaimento J/psi píon(+) píon(-), amplamente estudado por outras colaborações do LHC (ATLAS, CMS e LHCb). A aplicação de alguns critérios e variáveis de seleção demonstrou-se extremamente promissora, sendo possível observar uma ressonância muito clara no espectro de massa invariante, principalmente para bins de momento transversal próximos a 10 GeV. Além disso, o presente trabalho analisou não somente a eficiência da reconstrução, levando em conta as propriedades singulares do ALICE 3, mas também a produção total esperada do exótico X(3872), a partir da seção de choque do software Pythia. O estudo de partículas exóticas em colisões chumbo-chumbo (Pb-Pb) certamente será fundamental para o entendimento da estrutura interna de X(3872), que pode se tratar de um tetraquark compacto, de uma molécula hadrônica ou até mesmo de um híbrido. As análises foram realizadas somente em colisões próton-próton (p-p) com energia de 14 TeV, sendo necessário ainda um maior aprofundamento nas colisões envolvendo íons pesados. Há também neste trabalho uma revisão das medidas anteriores do hádron X(3872) realizadas tanto pelo CERN quanto por outras colaborações, para que seja possível um maior entendimento de como a procura por partículas exóticas tem evoluído nessas últimas décadas, o que pode elucidar certas informações a respeito do modelo padrão.