Geral

A medição de hádrons contendo quarks pesados produzidos em colisões com íons pesados é uma ferramenta muito eficaz para o estudo do Plasma de Quarks e Glúons (QGP). Os quarks pesados são produzidos nas fases iniciais das colisões através de processos de espalhamento duro; eles sondam toda a evolução do meio e perdem energia através de processos elásticos e radiativos. No entanto, a fim de obter informações sobre as propriedades QGP a partir de colisões AA, medições de referência a partir de colisões pp e p-Pb são cruciais para isolar os efeitos do meio sobre os observáveis de outros efeitos. Em particular, o estudo das colisões p-Pb pode trazer informações importantes sobre os efeitos do estado inicial na Matéria Nuclear Fria (CNM), como a modificação das Funções de Distribuição de Párton (PDFs) dos núcleos ou o aumento do tipo Cronin. O fator de modificação nuclear (R_pPb) e sua dependência de centralidade (Q_pPb) são os observáveis mais efetivos que permitem o estudo dos efeitos da CNM. Nesta contribuição, são apresentados as seções transversais invariantes de diferencial pT de elétrons de decaimentos de hádrons de sabor pesado produzidos em colisões p-Pb a √sNN = 5.02 TeV, tanto para colisões com viés mínimo como para diferentes classes de centralidade de colisão. As medidas foram realizadas na região de meia-rapidez (-1,065< y_CMS <0,135 no centro da massa do sistema nucleon-nucleon). A fim de minimizar as incertezas sistemáticas, também foi obtida a relação entre os espectros das classes de centralidade mais elevadas e a periférica (Q_cp). Os Q_pPb e Q_cp foram medidos dentro do intervalo 2< pT <16 GeV/c e as faixas de centralidade foram escolhidas como 0-20%, 20-40%, 40-60% e 60-100%.

Abstract: The measurement of hadrons containing heavy quarks produced in heavy-ion collisions is a very effective tool to study the Quark Gluon Plasma (QGP). Heavy quarks are produced in the very early stages of the collisions via hard scattering processes, they probe the whole medium evolution and lose energy via elastic and radiative processes. However, in order to obtain information regarding the QGP properties from AA collisions, reference measurements from pp and p-Pb collisions are crucial in order to isolate the effects of the medium on the observables from other effects. In particular, the study of p-Pb collisions can bring important information regarding initial-state effects in Cold Nuclear Matter (CNM), such as the modification of the Parton Distribution Functions (PDFs) of the nuclei or Cronin-like enhancement. The nuclear modification factor (R_pPb) and its centrality dependence (Q_pPb) are the most effective observables that allow the study of CNM effects. In this contribution, the pT differential invariant cross section of electrons from heavy-flavour hadron decays produced in p-Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV are presented both for minimum bias collisions and for different collision-centrality classes. The measurements were performed in the mid-rapidity region (−1.065< y_CMS <0.135 in the center-of-mass of the nucleon-nucleon system). In order to minimize the systematic uncertainties, the ratio between the spectra in the highest centrality classes and the peripheral one (Q_cp) was also obtained. Q_pPb and Q_cp were measured within the pT interval 2< pT <16 GeV/c and the centrality ranges were chosen as 0-20%, 20-40%, 40-60% and 60-100%.

Investigamos os efeitos dos fundos hidrodinâmicos flutuantes por (2+1)d evento sobre o fator de modificação nuclear e anisotropia do momento dos mésons de sabor pesado. Usando o código de simulação modular dos mésons D e B de última geração (o chamado DAB-mod), atualizado recentemente com coalescência de quark heavy-light, realizamos uma comparação sistemática de diferentes equações de transporte, incluindo dois modelos de perda de energia e um modelo relativístico de Langevin com duas parametrizações de arrasto. Apresentamos os resultados para o RAA, v2 e v3 de mésons D0 usando o método multiparticulado cumulante, em colisões Pb-Pb em √sNN = 5.02 TeV e comparamos com os últimos dados experimentais. Investigamos a relação v2{4}/v2{2} em função da centralidade para diferentes condições iniciais (MCKLN vs. Trento) e diferentes geometrias e tamanhos de sistema (provenientes de colisões Pb-Pb em √sNN = 5.02 TeV, colisões esféricas e alongadas Xe-Xe em √sNN = 5.44 TeV).

Abstract: We investigate the effects of (2+1)d event-by-event fluctuating hydrodynamic backgrounds on the nuclear modification factor and momentum anisotropies of heavy-flavor mesons. Using the state-of-the-art D and B mesons modular simulation code (the so-called DAB-mod), updated recently with heavy-light quark coalescence, we perform a systematic comparison of different transport equations, including two energy loss models and a relativistic Langevin model with two drag parametrizations. We present the resulting D0 meson RAA, v2 and v3, using the multiparticle cumulant method, in Pb-Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV and compare them to the latest experimental data. We investigate the v2{4}/v2{2} ratio as a function of centrality for different initial conditions (MCKLN vs. Trento) and different system geometries and sizes (coming from Pb-Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV, spherical and prolate Xe-Xe collisions at √sNN = 5.44 TeV).

Proceedings: https://arxiv.org/abs/1812.08009

O objetivo das colisões entre íons pesados relativísticos é investigar as propriedades do plasma de quarks e glúons (QGP) criado em temperaturas e/ou densidades suficientemente altas. Para este propósito, quarks pesados, isto é, charm e beauty, são muito úteis para a caracterização do QGP. Eles são produzidos nos estágios iniciais das colisões por meio de espalhamentos duros iniciais, e, portanto, experimentam a evolução completa do sistema. No entanto, para quantificar os efeitos de QGP, é necessário primeiramente entender a produção de quarks pesados em colisões próton-próton como um sistema de referência e também em colisões de próton-chumbo com objetivo de determinar os efeitos da matéria nuclear fria. Em particular, os mecanismos de produção de quarks pesados podem ser estudados através de suas correlações angulares que são herdadas por seus decaimentos, como os elétrons. O objetivo deste projeto é estudar os mecanismos de produção de quarks pesados como função da correlação angular entre elétrons.

Vários experimentos de Física de Alta Energia estão adotando Multiplicadores de Elétrons Gasosos (GEMs) em substituição dos Contadores Proporcionais Multi-Fio (MWPC) em planos de atualização ou na fase de design. Na maioria dos casos, o interesse está na alta capacidade de contagem dos GEMs, juntamente com uma boa resolução espacial. Por causa de todo esse interesse em GEMs para altas taxas de contagem é importante avaliar a degradação dos seus materiais constituintes sob tais circunstâncias. Este trabalho tem como objetivo trazer insights da ciência material para esse assunto. Para isso, nós estudamos dois possíveis efeitos que podem ter algum papel no processo de degradação das folhas GEM num ambiente de radiação agressivo: uma delas é a degradação de Kapton devido à deposição de energia por ionização, que é um efeito que se espera que seja desencadeado por partículas altamente energéticas. Degradamos uma folha de Kapton usando íons de He+ a 2,2 MeV. Com esta energia, a paragem electrônica domina os processos de interação, depositando assim energia por sequências de ionização. A composição de Kapton foi avaliada por espectrometria de dispersão nuclear em tempo real, revelando as perdas de Hidrogênio como o efeito principal. O segundo processo considerado neste estudo é a erosão do revestimento de cobre. Ao contrário da degradação de Kapton, espera-se que a erosão do revestimento de Cobre seja induzida por íons de baixa energia associados a um processo de pulverização do Cobre. Espera-se que estes íons de baixa energia sejam gerados durante a avalanche de ionização no processo de amplificação. Este efeito foi explorado por simulação computadorizada usando a biblioteca Garfield++ e estimativas de rendimentos de pulverização.

Abstract: Several High Energy Physics experiments are adopting Gaseous Electron Multipliers (GEMs) in substitution for the Multi-Wire Proportional Counters (MWPC) either in upgrade plans or in the design stage. Most of the cases, the interest lies in the high count rate capabilities of GEMs together with good spatial resolution. Because of all this interest on GEMs for high count rates measurements, it is important to evaluate the degradation of its constituent materials under such circumstances. This work aims to bring insights from material science to that matter. For this, we studied two possible effects that may play some role in the degradation process of the GEM foils in a harsh radiation environment: One of them is the Kapton degradation due to energy deposition by ionization, which is an effect expected to be triggered by highly energetic particles. We degraded a Kapton foil using 2.2 MeV He+ ions. At this energy, the electronic stopping dominates the interaction processes, thus depositing energy by sequences of ionization. The Kapton composition was assessed by real-time nuclear scattering spectrometry, revealing the Hydrogen losses as the major effect. The second process considered in this study is the erosion of the Copper clad. Opposite to the Kapton degradation, the Copper clad erosion is expected to be induced by low energy ions associated with a sputtering process of the Copper. These low energy ions are expected to be generated during the avalanche of ionization in the amplification process. This effect was explored by computer simulation using the Garfield++ library and estimates of sputtering yields.

Proceedings: https://pos.sissa.it/350/036/pdf

O estudo da produção de partículas em colisões de pp de alta multiplicidade revelou efeitos coletivos inesperados. A fim de investigar estas características, o rendimento de partículas em função da atividade do evento são medidas pelo ALICE. A interação entre processos moles e duros é estudada através da medição tanto do rendimento de partículas de sabor pesado como as de sabor leve em função da multiplicidade de partículas carregadas. Neste trabalho apresentamos resultados selecionados do ALICE de rendimento auto-normalizado em função da multiplicidade auto-normalizada de partículas carregadas, medida em colisões de pp.

Abstract: The study of particle production in high-multiplicity pp collisions has revealed unexpected collective effects. In order to investigate these features, particle yields as a function of event activity are measured by ALICE. The interplay between soft and hard processes is studied by measuring both heavy- and light-flavour particle yields as a function of charged particle multiplicity. In this work we present selected ALICE results of self normalised yield as a function of self normalised charged-particle multiplicity, measured in pp collisions.

Proceedings: https://pos.sissa.it/350/215/pdf

Os Micro-Patterned Gaseous Detectors (MPGDs) são uma nova tendência no desenvolvimento de detectores sensíveis à posição para experiências de Física de Alta Energia. Por exemplo, em uma atualização da experiência ALICE no CERN, os Contadores Proporcionais Multi-Fio (MWPC) nos planos de leitura da Câmara de Projeção Temporal (TPC) estão sendo substituído por GEMs (Gaseous Electron Multipliers), que é um tipo de MPGD. Por esta substituição, alcançar uma maior capacidade de contagem e não ter a necessidade do modo de operação de portão são os objetivos finais. A melhora na contagem da taxa do TPC em conjunto com a atualização do Sistema de Rastreamento Interno (ITS) deve aumentar a eficiência do ALICE na identificação de partículas de forma drástica. Outro exemplo é a atualização da experiência do CMS onde os MWPCs também estão sendo substituídos por GEMs nas tampas das extremidades da Câmara de Múons. Melhorias no limite máximo de contagem e no Gatilho de Nível Superior são esperadas através da adoção de uma pilha de três folhas de GEM. Por conta de todo este interesse nos GEMs para medições de taxas de contagem elevadas, é importante avaliar o seu desempenho e a degradação dos seus materiais constituintes em tais circunstâncias. Nesta apresentação, relatamos as iniciativas para a produção dos GEMs na Universidade de São Paulo, e algumas questões de ciência material relacionadas com esta iniciativa. Além da produção, relatamos a configuração para simulação da condição de estresse para estudos de efeitos de saturação e processos de envelhecimento. Finalmente, relatamos uma perspectiva para novos desenvolvimentos relacionados com a impressão micro 3D para otimizações de micro dimensões das MPGDs.

Abstract: Micro-Patterned Gaseous Detectors (MPGDs) are a new trend in the development of position sensitive detectors for High Energy Physics experiments. For instance, in an upgrade of the ALICE experiment at CERN, the Multi-Wire Proportional Counters (MWPC) at the readout planes of the Time-Projection Chamber are being replaced by Gaseous Electron Multipliers (GEMs), which is a type of MPGD. By this replacement, achieving a higher count rate capability and no need for the gate mode of operation are the ultimate goals. The count rate enhancement of the TPC together with the Inner Tracking System (ITS) upgrade shall increase the ALICE efficiency for particle identification drastically. Another example is the upgrade of the CMS experiment where the MWPCs are also being replaced by GEMs at the Muon chamber end caps. Improvements in the maximum limit of count rate and in the Higher Level Trigger are expected by adopting a stack of three GEM-foils. Because of all this interest on GEMs for high count rates measurements, it is important to evaluate its performances and the degradation of its constituent materials under such circumstances. In this presentation, we report the initiatives for GEM production at the University of Sãoo Paulo, and some material science issues related to this initiative. Besides the production, we report the setup for simulation of stress condition for studies of saturation effects and aging processes. Finally, we report a perspective for new developments related to micro 3D printing for micro-sized optimizations of MPGDs.

Contribuições: https://sec.sbfisica.org.br/eventos/enfpc_rtfnb/2019/sys/resumos/R0347-1.pdf

Resumo: LAMFI-USP, o Laboratório de Análise de Materiais com Feixes de Íons de São Paulo está a desenvolver e a aplicar métodos analíticos com feixes de íons desde 1992. No início, a análise PIXE (Particle Induced X-ray Emission) de filtros plásticos com poluição do ar era a sua principal atividade. Devagar, Rutherford Backscattering Spectrometry, RBS, e análises de dispersão tomaram conta, até que em 2009, os filtros plásticos começaram a ser analisados por Fluorescência de Raios-X, XRF, deixando as análises PIXE apenas para aplicações especiais. Em 2005, o LAMFI construiu o seu primeiro sistema de feixe externo para a análise no ar de pinturas, cerâmicas e amostras biológicas, não compatível com um ambiente de vácuo regular. Em 2013, uma nova configuração de imageamento PIXE totalmente automatizada no feixe externo, iniciou uma nova era no LAMFI: o imageamento elementar submilimétrico das amostras. A análise de até 3000 feixes de íons por ano, transformou-se em milhares de espectros para uma imagem e mapas elementares de qualquer tipo de amostra, tirando vantagem do ambiente de não-vácuo. Recentemente, em 2018, o LAMFI foi selecionado para ser um laboratório de referência da IBA para América Latina em um CRP de 5 anos da AIEA. Além disso, o LAMFI está colaborando com o cursos de laboratório do IFUSP para reproduzir experimentos históricos de física nuclear de baixa energia. Alguns destaques das muitas atividades de investigação em curso na LAMFI são: o uso de redes neurais artificiais para automaticamente analisar os espectros 2400 RBS do Laboratório de Física de Plasma Max Plank; o desenvolvimento de um software com abordagem de primeiros princípios para a simulação de espectros PIXE incluindo efeitos secundários de fluorescência e capaz para simular amostras de multicamadas; medições precisas de seções transversais de potência de paragem de prótons em vários materiais; medição das seções transversais da reação 20,21,22Ne(α, γ)Mg, devido a um interesse renovado na astrofísica; mapas elementares de fósseis, rochas, cerâmicas, azulejos, etc.; e o desenvolvimento de um software de aquisição para o novo sistema de aquisição de dados baseado nos digitalizadores CAEN para substituir o antigo Maestro (da Ortec) dirigido por ADCs.

Abstract: LAMFI-USP, the São Paulo Laboratory for Material Analysis with Ion Beams is developing and applying Ion Beam analytic methods since 1992. At the beginning, PIXE (Particle Induced X-ray Emission) analysis of plastic filters with air pollution was its main activity. Slowly, Rutherford Backscattering Spectrometry, RBS, and scattering analyses took over, until in 2009, the plastic filters started to be analyzed by X-ray Fluorescence, XRF, leaving the PIXE analyses only for special applications. In 2005, LAMFI built its first external beam setup for in-air analysis of paintings, ceramics and biological samples, not compatible with a regular vacuum environment. In 2013, a new fully automated PIXE imaging setup at the external beam, started a completely new era at LAMFI: the sub millimeter elemental imaging of samples. The up to 3000 ion beam analysis per year, turned into thousands of spectra for one image and elemental maps of any kind of samples, taking advantage of the non-vacuum environment. Recently in 2018, LAMFI was selected to be an IBA reference laboratory for Latin America in a 5 years CRP of the IAEA. In addition, LAMFI is collaborating with undergrad advanced laboratory courses of IFUSP to reproduce historical low energy nuclear physics experiments. Some highlights of the many research activities being held at LAMFI are: the use of artificial neural networks to automatically analyze 2400 RBS spectra of the Max Plank Plasma Physics Laboratory; the development of a software with first principles approach for the simulation of PIXE spectra including secondary fluorescence effects and able to simulate multi-layered samples; accurate measurements of proton stopping power cross sections in several materials; measurement of the cross sections of the 20,21,22Ne(α, γ)Mg reaction, due to a renewed interest in astrophysics; broad beam elemental maps by PIXE of fossils, rocks, ceramics, tiles, etc.; and the development of an acquisition software for the new data acquisition system based on CAEN digitizers to replace the old Maestro (by Ortec) driven ADCs.

Contribuições: https://sec.sbfisica.org.br/eventos/enfpc_rtfnb/2019/sys/resumos/R0347-2.pdf

etectores gasosos baseado em 3He foram e ainda são a referência para a detecção de nêutrons térmicos. Na última década a disponibilidade da 3He caiu drasticamente, e desde então a busca por substitutos representa uma tópico caloroso de pesquisa de detecção de nêutrons. Apesar de possuir uma seção transversal de captura de nêutrons menor, um dos melhores candidatos de substituição do 3He é o 10B. O uso de MPGD (Micro Pattern Gaseous Detector), com deposição em camada fina de carboneto de boro, permite detectar nêutrons através da medição das cargas de ionização geradas pelos produtos da reação 10B(n, α)7Li. Vamos apresentar um estudo de um detector composto por uma pilha de dois GEM (Gas Electron Multiplier) e um cátodo onde foi depositada uma camada de 2 µm de carboneto de boro. Duas geometrias diferentes foram estudadas, uma com um intervalo de 2 mm entre o cátodo e o primeiro GEM, e um segundo com um intervalo de 22 mm. A eficiência para a detecção de nêutrons das duas configurações é comparada, corrigindo-se a perda de amplitude do sinal na primeira geometria, onde não há espessura de gás suficiente para os íons que depositam toda a sua energia. Com base nos resultados atuais, vamos discutir possibilidades de novos arranjos e geometrias, assim como diferentes estruturas de micropadrões depositados em boro, o que deve permitir melhorar a eficiência do detector

Abstract: Gaseous detector based on 3He were and still are the reference for thermal neutron detection. In the last decade the availability of 3He fell dramatically, and since then the search for substitutes represents a hot topic of neutron detection research. Despite the lower neutron capture cross-section, one of the best 3He replacement candidates is 10B. The use of MPGD (Micro Pattern Gaseous Detector), with a thin layer deposition of boron carbide, allows to detect neutron by measuring the ionization charges generated by the products of the 10B(n, α)7Li reaction. We will present a study of a detector composed of a stack of two GEM (Gas Electron Multiplier) and a cathode where a 2 µm layer of boron carbide was deposited. Two different geometries were studied, one with a 2 mm gap between the cathode and the first GEM, and a second with 22 mm gap. The neutron detection efficiency of the two setups is compared, correcting for the loss of signal amplitude in the first geometry, where there is no enough gas thickness for the ions depositing all their energy. Based on present results, we will discuss possibilities of new arrangements and geometries, as well as different boron deposited micropattern structures, which should allow to improve detector efficiency.

Resumo: Vários fenômenos coletivos têm sido observados nas colisões de pp e p-Pb de alta multiplicidade nas experiências do LHC, o que levantou questões difíceis quanto à natureza dos processos físicos que geram tais medidas. Elas poderiam, em princípio, ser atribuídas à criação de um meio semelhante àquele criado em colisões Pb-Pb. A fim de estudar este efeito, a produção de partículas em função da densidade de multiplicidade de partículas carregadas (dNch/dη) é utilizada. Em particular, em colisões de pp de alta multiplicidade, o número de partículas por evento podem atingir valores semelhantes aos obtidos nas colisões periféricas Pb-Pb. Estudos da produção de hádrons de sabores pesados (como méson B e D e quarkonia) em tais colisões é crucial para entender a interação entre processo mole e duro. Os hádrons de sabor pesado são produzidos nas fases iniciais das colisões através de espalhamento duro, enquanto as partículas carregadas (usadas para medir as multiplicidades de partículas) são produzidas através do processo mole. Nesta apresentação, discutirei as medidas de rendimento de hádrons de sabor pesado em função de multiplicidade de partículas carregadas em colisões de pp a energias de centro de massa √s = 5, 7, 8 e 13 TeV gerados no LHC.

Abstract: Several collective phenomena have been observed in high-multiplicity pp and p-Pb collisions in the LHC experiments, which raised difficult questions regarding the nature of the physical processes that generate such measurements. They could in principle be attributed to the creation of a medium similar to the one created in Pb-Pb collisions. In order to study this effect, the production of particles as a function of the charged-particle multiplicity density (dNch/dη) is used. In particular, in high multiplicity pp collisions, the number of charged particles per event can reach values similar to the ones obtained in peripheral Pb-Pb collisions. Studies of heavy flavour hadron (like B and D meson and quarkonia) production in such collisions are crucial to understand the interplay between soft and hard process. Heavy-flavour hadrons are produced in the early stages of the collisions via hard scattering while the charged particles (used to measured particle multiplicities) are produced via soft process. In this presentation, I will discuss measurements of yields of heavy-flavour hadrons as a function of charged-particle multiplicity in pp collisions at center-of-mass energies √s = 5, 7, 8 and 13 TeV generated in the LHC.