Study of the strange resonance sigma (1385) as a tool for the analysis of the dynamics of the Quark Gluon Plasma in the ALICE experiment at LHC

La presente tesi si basa sul lavoro da me e ettuato nell'ambito della collaborazione ALICE. L'obiettivo scientifi co principale dell'esperimento à© quello di investigare le proprietà  della materia fortemente interagente fino alle elevatissime densità  di energia (> 10 GeV/fm^3) e temperatura (~ 0.2 GeV) che verranno fornite da LHC e che ci si aspetta caratterizzino il mezzo formato nelle collisioni tra ioni pesanti a questi regimi. Calcoli di Cromo Dinamica Quantistica (QCD) su reticolo prevedono che in tali condizioni, il confi namento dei quark in adroni privi di carica di colore scompaia e si formi un plasma di quark e gluoni, denominato Quark-Gluon Plasma (QGP). Nelle ultime due decadi, numerose indicazioni della formazione di questo stato della materia sono state osservate negli esperimenti al CERN-SPS ( sqrt{s_{NN}} = 17.3 GeV) e al BNL-RHIC ( sqrt{s_{NN}} = 200 GeV). ALICE, quindi, grazie alle energie con cui opera e potrà  operare in futuro, aprirà  una porta in un regime totalmente nuovo e sinora inesplorato nel campo della sica delle interazioni forti. Il primo capitolo della tesi descrive per linee generali i fondamenti della QCD descrivendo le basi della sica del Plasma di Quark e Gluoni. Si so erma quindi nella descrizione di grandezze caratteristiche del tipo di fisica sotto esame e delle osservabili (probes) che possono testimonare la comparsa del QGP nelle collisioni fra ioni pesanti, con attenzione particolare riguardo a quelle legate alla produzione di stranezza. Vengono inoltre illustrati alcuni dei risultati principali ottenuti dagli esperimenti all'SPS e a RHIC nonchà© alcune delle primissime misure e ffettuate da ALICE. Nel secondo capitolo à© presentata una breve descrizione della macchina LHC seguita da un'ampia panoramica delle varie componenti del rivelatore ALICE, delle rispettive prestazioni, nonchà© del framework di calcolo messo a punto per la gestione e l'analisi dell'enorme mole di dati prodotti dall'esperimento. Il terzo capitolo approfondisce in maniera piຠspecifi ca uno degli aspetti piຠrilevanti della fi sica studiata da ALICE, ovvero la fi sica delle risonanze strane quale strumento per lo studio della evoluzione dinamica del QGP, in particolare durante la fase di ra reddamento. Tra le numerose risonanze strane oggetto di possibile indagine, alcuni modelli teorici conferiscono particolare rilevanza alla risonanza Sigma(1385) della quale verrano discusse le caratteristiche e gli studi che la concernono eff ettuati dall'esperimento STAR a RHIC. Il quarto capitolo entra quindi nell'ambito speci fico del lavoro svolto per questa tesi, ovvero lo studio della Sigma(1385) in ALICE, in collisioni protone-protone, nel canale di decadimento forte Lambda-pi. Verranno dapprima illustrati gli studi eff ettuati su simulazioni protone-protone all'energia di 10 TeV nel centro di massa, realizzati al ne di mettere a punto la procedura di analisi. Saranno descritte la procedura implementata per l'estrazione del segnale, la valutazione del fondo ed il fi t ai dati, nonchà© lo studio portato avanti per l'ottimizzazione dei tagli implementati al fine di massimizzare il rapporto segnale su rumore e la valutazione delle incertezze sistematiche. Il quinto ed ultimo capitolo illustrerà  l'applicazione delle procedure descritte ai dati raccolti in collisioni protone-protone alle energie di 900 GeV e 7 TeV nel centro di massa, analisi fondamentale per il tuning dei modelli esistenti nonchà© come riferimento per le analisi in collisioni piombo-piombo che non rientrano nell'ambito di questa tesi. I tagli applicati sono stati quindi nuovamente ottimizzati in modo da verificare la bontà  del metodo messo a punto su dati simulati e sono state valutate le incertezze sistematiche. Il capitolo termina con l'illustrazione dei risultati ottenuti. Dapprima i valori di massa e larghezza estratti dalle distribuzioni integrali in massa invariante, riscontrati in accordo con i valori riportati nel Particle Data Book; poi gli spettri di fferenziali in funzione del momento e della massa trasversi opportunamente ttati. I risultati vengono infine confrontati sia con le simulazioni prodotte alla medesima energia realizzate sulla base di diversi modelli teorici sia, in via del tutto preliminare, con i risultati ottenuti da STAR a sqrt{s} = 200 GeV.