Exploiter les données du LEP pour la fragmentation : une analyse des paires pi+pi- dans les collisions e+e- orientée TMD // Mining LEP data for fragmentation: a TMD-oriented analysis of pi+pi- pairs in e+e- collisions

La fragmentation, processus par lequel les quarks et les gluons se transforment en hadrons, ne peut pas être calculée à partir des premiers principes de la QCD et doit être extraite des données. Les fonctions de fragmentation dépendantes de l’impulsion transverse (TMDFF) sont particulièrement mal connues. L’observable la plus propre pour les contraindre est la distribution en impulsion transverse de paires pi+pi- quasiment dos à dos dans l’annihilation e+e-, mais aucune mesure de ce type n’existe. La récente mise à disposition publique des données et des logiciels de DELPHI via CERN Open Data la rend désormais possible. L’étudiant mettra d’abord en place l’accès aux données archivées du LEP (DELPHI ou ALEPH), puis extraira les distributions de paires de pions. Des simulations Pythia8 serviront à identifier l’observable la plus sensible aux TMDFF, et la mesure sera accompagnée d’un bilan complet des incertitudes. Le résultat sera intégré aux ajustements globaux TMD de la collaboration MAP, comme première donnée e+e-, et conduira aux TMDFF les plus précises à ce jour. Celles-ci sont des ingrédients clés des programmes de physique de l’EIC et du FCC-ee. Le projet est co-encadré par Valerio Bertone (théorie) et Francesco Bossù (expérience) au CEA/Irfu. Il associe David d’Enterria (CERN) et Ronan McNulty (UCD), avec l’implication directe du CERN et du groupe du MIT qui mène la réanalyse actuelle des données du LEP. Un candidat très motivé, qui a effectué son M1 avec l’équipe et réalise actuellement son M2 à Dublin, a déjà été identifié.
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Fragmentation, the process by which quarks and gluons turn into hadrons, cannot be computed from first principles in QCD and has to be extracted from data. Transverse-momentum-dependent fragmentation functions (TMDFFs) are particularly poorly known. The cleanest observable for constraining them is the transverse-momentum distribution of nearly back-to-back pi+pi- pairs in e+e- annihilation, but no such measurement exists. The recent public release of the DELPHI data and software through CERN Open Data now makes it possible. The student will first set up access to the archived LEP data (DELPHI or ALEPH) and then extract pion-pair distributions. Pythia8 simulations will be used to identify the observable most sensitive to TMDFFs, and the measurement will come with a full uncertainty budget. The result will enter the MAP Collaboration’s global TMD fits as their first e+e- input, giving the most precise TMDFFs to date. These are key inputs for the EIC and FCC-ee physics programmes. The project is co-supervised by Valerio Bertone (theory) and Francesco Bossù (experiment) at CEA/Irfu. It involves David d’Enterria (CERN) and Ronan McNulty (UCD), with CERN and the MIT group that leads the current LEP data reanalysis directly involved. A highly motivated candidate, who did his M1 with the team and is now doing his M2 in Dublin, has already been identified.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique Nucléaire
Laboratoire : Laboratoire structure du nucléon (LSN)
Date de début souhaitée : 01-10-2027
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : Bertone Valerio
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU/DPhN/LSN
URL : https://irfu.cea.fr/dphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=4189&voir=fm
URL : https://opendata.cern.ch/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique Nucléaire