Misura del rapporto sigma(pp -> chi_2c)/sigma(pp -> chi_1c) con il rivelatore CMS a LHC

This thesis presents the measurement of the $\sigma(pp\rightarrow\chi_{2c})/\sigma(pp\rightarrow\chi_{1c})$ ratio with the CMS detector at LHC. The measurement was performed with $ 4.1fb^{-1} $ of $pp$ collisions at $\sqrt{s}=7TeV$ collected in 2011. The $J/\psi$ were observed through their $\mu^+\mu^-$ decay while the photons were reconstructed through conversions in $e^+ e^-$ couples in the CMS inner tracker. The kinematic range covered is $|\eta_{J/\psi}|<1$, $7GeV<p_{T\,J/\psi}<25GeV$ and $E_{\gamma}>0.5GeV$. The study of $\chi_c$ states is important because they contribute to a wide fraction ($\sim 30-40\%$) of the $J/\psi$ production in hadron collisions, moreover it represents a test for various theory models of heavy quarks and quarkonium production. Thanks to the excellent performance of the CMS tracking system, an excellent separation between the two resonances is obtained. The ratio, obtained from prompt production of $\chi_c$, is corrected for reconstruction efficiency and is also derived for various $J/\psi$ $p_T$ bins. Several sources of systematic errors are examined. The ratio is found to be $R=\sigma(pp\rightarrow\chi_{2c})/\sigma(pp\rightarrow\chi_{1c})=0.723 \pm 0.028 (stat) \pm 0.041 (syst)$; the value is in agreement with previous measurement from CDF experiment at Tevatron.

Questa tesi presenta la misura del rapporto $\sigma(pp\rightarrow\chi_{2c})/\sigma(pp\rightarrow\chi_{1c})$ col rivelatore CMS a LHC. La misura è stata ottenuta con $ 4.1fb^{-1} $ di collisioni $pp$ a $\sqrt{s}=7TeV$ collezionati nel corso del 2011. I mesoni $J/\psi$ sono stati osservati attraverso il decadimento in $\mu^+\mu^-$ mentre i fotoni sono stati ricostruiti attraverso conversioni in coppie $e^+ e^-$ nel tracciatore di CMS. Il range cinematico coperto è $|\eta_{J/\psi}|<1$, $7GeV<p_{T\,J/\psi}<25GeV$ e $E_{\gamma}>0.5GeV$. Lo studio degli stati $\chi_c$ è importante perché danno un largo contributo alla produzione ($\sim 30-40\%$) di $J/\psi$ in collisioni adroniche, in più rappresentano un test per i vari modelli teorici sulla produzione di quark pesanti e quarkonio. Grazie alle eccellenti prestazioni del sistema di tracciamento di CMS, si ottiene una eccellente separazione tra le due risonanze. Il rapporto, ottenuto dalla produzione prompt di $\chi_c$ è corretto per l'efficienza di ricostruzione ed è anche riportato per diversi intervalli di $p_T$ della $J/\psi$. Diverse sorgenti di errori sistematici sono prese in considerazione. Il rapporto si trova essere $R=\sigma(pp\rightarrow\chi_{2c})/\sigma(pp\rightarrow\chi_{1c})=0.723 \pm 0.028 (stat) \pm 0.041 (sist)$; il valore è in accordo con la misura precedentemente eseguita dall'esperimento CDF a Tevatron.