Study of charmonia production and radiation at the LHC

Abstract

This thesis contains a study of production and radiation of J/ψ and ψ(2S) in pp collisions. Basic analysis of J/ψ and ψ(2S) using data from pp collisions at √ s = 5.02TeV measured in 2017 by the ATLAS Experiment at the LHC is performed. The yield of J/ψ is separated into prompt and non-prompt components. A comparison between Monte Carlo generator Pythia 8.240 and data collected by the ATLAS Experiment in 2015 and 2017 at √ s = 5.02 TeV is done. Transverse momentum dependent discrepancy between data and simulation is observed. It is seen that the description of charmonia production by Pythia 8 is limited since it cannot reproduce the shape of measured cross-section. An introduction to yield extraction using RooFit from measured data is also provided. Another part of this thesis is the description of charmonium production and gluon radiation in pp collisions simulated by Pythia generator. The slow growth of the mean value of the number of gluons radiated by charmonium intermediate octet state with increasing pT is observed. 1

Práce je věnována studiu produkce a vyzařování J/ψ a ψ(2S) produkovaných v pp srážkách. Bylo provedeno srovnání dat pp srážek s těžišťovou energií √ s = 5.02 TeV zís- kaných z Monte Carlo generátoru Pythia 8.240 a dat naměřených v roce 2015, respektive v roce 2017, experimentem ATLAS na urychlovači LHC v CERNu. Výtěžky J/ψ extraho- vané z dat jsou rozděleny na prompt a non-prompt zdroje. Je pozorována odchylka mezi simulací a naměřenými daty, která závisí na velikosti příčné hybnosti dimuonů. To zna- mená, že Pythia neposkytuje úplný popis produkce charmonií v pp srážkách.Tato práce také popisuje základy extrakce výtěžku z naměřených dat použitím prostředí RooFit. Další část této práce se zabývá popisem produkce a vyzařování charmonií v pp srážkách v generátoru Pythia. Byl pozorován pomalý růst středního počtu gluonů vyzářených intermediálním stavem charmonia v závislosti na rostoucím pT. 1