Study of the time response of the ALICE TOF detector with muon pairs in ultraperipheral Pb-Pb collisions

L'obiettivo del presente lavoro di tesi è quello di caratterizzare i dettagli della risposta temporale del rivelatore Time-of-Flight (TOF). Sono stati utilizzati eventi contenenti esclusivamente due muoni primari derivanti dal decadimento $J/\psi\to\mu^+\mu^-$, con $\jpsi$ prodotte in collisioni ultra-periferiche tramite il processo di fotoproduzione esclusiva. Tali eventi costituiscono una condizione "pulita" per lo studio in oggetto, in quanto il basso numero di tracce e la bassa probabilità di interazione dei muoni permettono di mantenere il fondo a livelli ottimali. Lo studio ha richiesto l'introduzione di una nuova variabile temporale $\Delta t_\pm$, sfruttando la correlazione tra il muone positivo e negativo, che permette l'eliminazione dell'incertezza su $t_0$, misura dell'istante in cui avviene l'urto. La prima parte dell'analisi consiste nella selezione degli eventi associati al decadimento delle $J/\psi$ in muoni attraverso condizioni su massa invariante e perdita di energia nella TPC. Quindi, poichè il modello puramente gaussiano non permette di effettuare un fit efficace del segnale, un modello alternativo è stato utilizzato: il modello q-Gaussiano. Introducento infatti solo un grado di libertà si ottiene un notevole miglioramento nell'adattamento ai dati da cui è possibile ricavare i parametri caratteristici per la variabile $\Deltat_\pm$: $q=1.54\pm0.06$ e $\sigma_{t_{TOF}}=56.5\pm3.3$~ps. La risposta temporale del TOF può quindi essere caratterizzata utilizzando un modello composito, costituito da una Gaussiana per tempi inferiori al picco e da una q-Gaussiana per tempo maggiori. Questo modello è stato applicato a eventi ad alta molteplicità con parametri ottenuti tramite la deconvoluzione del segnale $\Delta t_\pm$ $q=1.69\pm0.05$ e $\sigma=57.4\pm3.2$~ps. I dati utilizzati nella presente analisi sono stati raccolti nell'autunno del 2015 in collisioni Pb-Pb a LHC con energia del centro di massa per coppia di nucleone di $\sqrt{s_{NN}}=5.02$~TeV.