En esta propuesta se presenta un plan para que el Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM participe en las actividades de análisis de datos del experimento ALICE y en estudios fenomenológicos de las interacciones hadronicas a altas energías. Entre los resultados esperados destacan: consolidar un grupo local de análisis para ALICE y la formación de Licenciados, Maestros y Doctores en Ciencias Físicas. En física, se contribuirá en la medición de las propiedades de la materia en condiciones extremas de alta densidad de energía, la cual se produce en las colisiones de iones pesados en el LHC. Además, las mediciones que se proponen ayudarán a entender cual es el origen de los efectos atribuidos a la formación del plasma de quarks y gluones (patrones de flujo, correlaciones angulares de largo alcance) que también son observados en los sistemas más pequeños creados en las colisiones pp y p-Pb. Dado que ICN coordina a un grupo de física dentro de ALICE (SPECTRA), se financiarán las actividades que permitan cumplir con las responsabilidades de la coordinación: reuniones con grupos de otras instituciones, seguimiento y aprobación de resultados, preparación de notas de análisis y publicación de artículos. Como beneficio colateral, se fortalecerá la visibilidad de ICN y de la UNAM a nivel internacional.

Este proyecto contribuirá en la medición de observables en colisiones pp y Pb-Pb que permitan caracterizar a la materia en condiciones de alta densidad de energía, específicamente, enfriamiento de jets y la modificación de la fragmentación. Hasta ahora se ha medido el factor de modificación nuclear en función de pT para distintos tipos de hadrones y el índice de modificación nuclear, IAA. La primera observable ha sido discutida en la sección anterior y solo permite aprender sobre efectos del medio en jets que fragmentan en hadrones de alto z. La segunda es una aproximación para estudiar la actividad en el jet, para esto se estudia la producción de hadrones alrededor de la partícula de mayor pT (líder) en colisiones Pb-Pb y se compara con la obtenida en colisiones pp. Dicho estudio se ha reportado usando hadrones cargados sin identificación. Lo que se propone es ampliar tal estudio mediante la selección de un hadron líder identificado (protón o pión) para medir IAA. Al comparar los resultados de iones pesados con los del vacío (colisiones pp) se podrá aprender sobre la modificación en la abundancia de hadrones dentro del jet debido a efectos como la modificación del flujo de color de un partón proyectil al interactuar con el medio. Además, al estudiar el jet que acompaña al líder, desaparece el sesgo (alto z) y es posible estudiar con más detalle la pérdida de energía. Otra contribución importante es en el tema de las señales de flujo en sistemas pequeños. Primero se contribuirá en la medición de las distribuciones de momento transverso para hadrones identificados en función de la multiplicidad para colisiones pp y p-Pb. Como se explicó anteriormente dichas distribuciones son sensibles al flujo colectivo. También se participará en la medición del factor de modificación nuclear en tales sistemas. Se estudiarán observables que permitan descartar mecanismos de flujo: aquellos que asumen un medio vs aquellos en los que e.g., las interacciones partónicas múltiples son suficientes. Entre los estudios que haremos están: clasificar eventos de acuerdo a la abundancia de jets a rapidez central usando las variables de estructura y estudiar la influencia de un jet de alto pT en los patrones de flujo. Del primer estudio mediremos observables en pp y p-Pb pero para aproximadamente las mismas clases de eventos y veremos como se comportan. Estudiaremos el efecto del empuje que sufren los hadrones dentro del jet, pues tal efecto puede producir también señales de flujo. Si mecanismos como la reconexión son los responsables de los patrones de flujo, entonces las señales de flujo medidas fuera del jet deben incrementarse conforme la energía del jet a rapidez central se incremente, esto no se espera en un escenario en el que se forma un medio. Estos estudios se complementarán con simulaciones de eventos usando diferentes modelos. Finalmente, para 2015 el LHC reiniciará sus operaciones, por lo tanto los algoritmos que se desarrollen serán usados para explorar las mismas observables a más altas energías. Estas mediciones en si mismas serán únicas y novedosas. Además se contribuirá en la formación de Licenciados, Maestros y Doctores en Ciencias Físicas y áreas relacionadas.