Production of φ Mesons as a Function of Multiplicity & Spherocity

The purpose of this project is to further investigate whether the collective behavior observed in high energy proton-proton (p-p) collision can be attributed to the formation of Quark-Gluon Plasma (QGP). This is done by measuring the production rate of the strange φ meson in high multiplicity p-p collisions at √sNN = 13 TeV. The high multiplicity p-p events are then divided into different transverse spherocity bins, in order to gauge whether the φ production is dominated by events that are geometrically characterized as jet-like or isotropic. The results, although leaving some questions to be asked regarding the simulated detector efficiency, present a pronounced enhancement of φ mesons in high multiplicity collisions, and further state that the strangeness enhancement is dominated by events with an overall isotropic shape. These findings suggest that Lund string-like models might be inadequate at fully describing high multiplicity p-p collisions. It also gives further support to the idea that the preferred mechanism of φ particle production might follow a statistical, hydrodynamical model, through the formation of a QGP phase.Under detta projekt s˚a analyserades h¨ogenergetiska proton-proton kollisioner i syftet f¨or att b¨attre f¨orst˚a hur den starka v¨axelverkan med hj¨alp av gluoner h˚aller ihop kvarkar, en av materians fundamentalpartiklar, f¨or att bilda hadroner. Dessa h¨ogenergetiska protoner accelereras upp till 99 % av ljusets hastighet med hj¨alp av partikelacceleratorn ”Large Hadron Collider” (LHC), innan de till slut kolliderar mot varandra i speciellt kontruerade partikeldeteckorer. Kollisionerna ¨ar tillr¨ackligt kraftfulla f¨or att kvarkarna momentant frig¨ors fr˚an sina hadroner, vilket g¨or det m¨ojligt att studera hur gluonerna och kvarkarna interagerar med varandra. Om kollisionen ¨ar tillr¨ackligt kraftfull s˚a kan en Kvark-Gluon Plasma bildas. Kvark-gluon plasman ¨ar ett v¨aldigt kompakt och varmt materietillst˚and som f¨orh˚aller sig i termiskt och kemiskt ekvilibrium. I en kvark-gluon plasma s˚a ¨ar kvarkarna och gluonerna inte bunda innuti hadroner, utan ist¨allet beter sig som en kollektiv, perfekt (n¨astintill ingen viskositet) v¨atska. Plasman bildas bara under en v¨aldigt kort tidstund innan det kyls ner. Efter nedkylningen s˚a ¨ar kvarkarna ˚aterigen bunda inom individuella hadroner. Att kontinuerligt h˚alla kvark-gluon plasman vid korrekt tryck och temperatur skulle kr¨ava enorma resurser, vilket g¨or det praktiskt om¨ojligt att direkt verifiera om plasman har bildats. Ist¨allet s˚a unders¨oks hur andra producerade partiklar interagerar med kvark-gluon plasman, f¨or att b¨attre f¨orst˚a hur den fungerar. Tecken p˚a att kvark-gluon plasma har bildats brukar vara att partiklarna i kollisionen har ett kollektivt beteende, en ¨okad produktion av vissa parikelsorter och andra fenomen. Ett problem uppstod dock n¨ar man m¨arkte att n˚agra av de fenomen som ans˚ags vara signaturer av kvark-gluon plasman ¨aven hittades i kollisioner som man inte trodde var energetiska nog f¨or att kunna bilda kvar-gluon plasma. D¨arefter ifr˚agasattes id´en om huruvida kvark-gluon plasma faktiskt n˚agonsin bildats i en kontrollerad partikelkollision. Huvudsyftet med detta projekt ¨ar att unders¨oka hur produktionen av φ mesonen, en partikel som tros har en ¨okad produktionshalt i en eventuell kvark-gluon plasma, beter sig f¨or varierande proton-proton kollisioner av olika energigrader