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Measurement of pi0 and eta mesons with photon conversions in ALICE in proton-proton collisions at sqrt(s) = 0.9, 2.76, 7 TeV

Koch, Kathrin

German Title: Messung von Pi0 und Eta Mesonen via Photonkonversionen in ALICE in Proton-Proton-Kollisionen bei Schwerpunktsenergien von 0.9, 2.76, 7 TeV

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Abstract

In this thesis the differential invariant cross sections of the inclusive pi0 and eta meson production in proton-proton collisions at sqrt(s) = 0.9, 2.76 and 7TeV are presented. They have been obtained by the reconstruction of electrons and positrons from photon conversions in the Inner Tracking System and the Time Projection Chamber of the ALICE experiment. Therefore, the method is completely independent of calorimeters and allows the extraction of the pi0 (eta) signal down to very low transverse momenta of 0.3 GeV/c (0.4 GeV/c) for sqrt(s) = 7TeV. The resulting differential invariant cross sections are compared to those of the PHOton Spectrometer and charged pions and found to be almost everywhere in good agreement. The combined spectra of the photon conversion method and PHOS cover a broad transverse momentum range. The pi0 and eta spectra agree with NLO perturbative QCD predictions at sqrt(s) = 0.9TeV, however, the calculations overestimate the data at sqrt(s) = 7TeV. Also mT scaling has been tested at sqrt(s) = 2.76 and 7TeV. For sqrt(s) = 2.76TeV no clear statement can be made while for sqrt(s) = 7TeV an indication of violation is observed at low mT . The measured eta/pi0 ratios at the different energies are in agreement with world data. Furthermore, the production of pi0 mesons as a function of charged particle multiplicity has been investigated for sqrt(s) = 7TeV. A strong dependence is observed. With increasing charged-particle multiplicity an increase of the neutral pion yield and of the average transverse momentum is seen.

Translation of abstract (English)

In der vorliegenden Arbeit werden die differentiellen invarianten Wirkungsquerschnitte der inklusiven Pi0 und Eta-Produktion in Proton-Proton Kollisionen bei den Schwerpunktsenergien von sqrt(s) = 0.9, 2.76 und 7TeV vorgestellt. Diese wurden aus der Rekonstruktion von Photonen gewonnen, die im Detektormaterial des Inner Tracking System und der Time Projection Chamber des ALICE-Experimentes konvertieren. Die vorgestellte Methode ist daher vollständig unabhängig von Messungen mit Kalorimetern und erlaubt die Extrahierung des Pi0 (Eta) Signals hin zu sehr kleinen Transversalimpulsen wie 0.3 GeV/c (0.4 GeV/c) für sqrt(s) = 7TeV. Die erhaltenen differentiellen invarianten Wirkungsquerschnitte wurden mit denen des PHOton Spektrometers und dem Spektrum geladener Pionen verglichen. Alle Spektren stimmen weitestgehend überein. Die kombinierten Spektren der Photonkonversionsmethode und PHOS erweitern den gemessenen Transversalimpulsbereich. Der Vergleich zu störungstheoretischen QCD-NLO-Rechnungen zeigt Übereinstimmung für sqrt(s) = 0.9TeV, aber eine deutliche Überschätzung der Spektren bei sqrt(s) = 7TeV. Auch mT scaling wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit getestet. Für sqrt(s) = 2.76TeV kann keine eindeutige Aussage getroffen werden, bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s) = 7TeV ist mT scaling im Bereich von kleinen transversalen Massen verletzt. Das ebenfalls gemessene Verhältnis von Eta Mesonen zu neutralen Pionen stimmt mit bisher gemessenen Weltdaten überein. Überdies wurde die Produktion von neutralen Pionen in Abhängigkeit von der Multiplizität geladener Teilchen für sqrt(s) = 7TeV untersucht. Eine starke Korrelation zwischen beiden wurde beobachtet. Mit ansteigender Multiplizität der geladenen Teilchen ist auch ein Anstieg der Pi0-Produktion und des mittleren Transversalimpulses der Pionen zu verzeichnen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Stachel, Prof. Dr. Johanna
Date of thesis defense: 1. February 2012
Date Deposited: 16. Feb 2012 10:16
Date: 2011
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: Pi0 , Eta Meson , ALICE , mT scaling , multiplicity studies , NLO pQCD , eta/pi0 ratio , photon conversions
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