Résumé :
Les collisions ultrarelativistes d'ions lourds permettent d'étudier le comportement de la matière en interaction forte à haute température. Dans ces conditions, les quarks et les gluons ne sont plus confinés dans des hadrons, mais forment un plasma de quarks et de gluons (QGP). Les charmonia, états liés de quarks et antiquarks de saveur charm, sont des sondes importantes de la formation d'un tel état de la matière. En particulier, la production et le transport du charmonium J/psi dans les collisions d'ions lourds sont influencés par l'interaction des quarks charm avec le QGP. En 2021, l'expérience ALICE s'enrichit d'un nouveau détecteur appelé Muon Forward Tracker (MFT). Celui-ci permet désormais de séparer les J/psi non prompts, issus de la désintégration des hadrons composés de quarks beauty, de ceux produits directement lors des collisions, dits prompts, dans la région de rapidité à l'avant de l'expérience ALICE. Cette séparation permet de mieux évaluer l'effet de l'interaction des quarks lourds avec le QGP. Des études préliminaires présentées dans cette thèse montrent que cette séparation est effectivement réalisable dans les collisions proton-proton à l'aide du MFT, ce qui ouvre la voie à la poursuite de cette analyse dans les données d'ions lourds. Au côté des charmonia, les dileptons thermiques, paires électron-positron ou muon-anti-muon émises par le QGP, constituent une autre sonde remarquable du milieu produit dans les collisions d'ions lourds et de son évolution. Ils sont particulièrement sensibles aux premiers instants de ces collisions et donnent des clés pour comprendre dans quelle mesure l'équilibre thermique peut y être atteint. Dans une étude phénoménologique, nous calculons la production de dileptons thermiques en prenant en compte la contribution des premiers instants de la formation du QGP, et nous montrons que leurs distributions de masse invariante, de masse transverse et de polarisation peuvent donner un accès direct au temps de thermalisation et aux propriétés du QGP lors de ses premiers instants.
Direction de thèse:
M. Stefano Panebianco, Directeur
Mme Andry Rakotozafindrabe, Co-encadrante
M. Michael Winn, Co-encadrant
Jury:
Mme Marlene NAHRGANG, Subatech, IMT Atlantique (Rapporteure)
M. Andrea DAINESE, Institut national de physique nucléaire, Section de Padoue, Université de Padoue (Rapporteur)
Mme Zaida CONESA DEL VALLE, Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot Curie, Université Paris-Saclay (Examinatrice)
M. Frédéric FLEURET, Laboratoire Leprince-Ringuet, Institut Polytechnique de Paris (Examinateur)
Mme Tetyana GALATYUK, Institute of Nuclear Physics, Technische Universität Darmstadt (Examinatrice)
