Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 Adam Trzupek Zakład Oddziaływań Jądrowych Wysokich Energii Instytut Fizyki Jądrowej PAN Kraków Rozkłady pędów poprzecznych cząstek produkowanych w zderzeniach.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 Adam Trzupek Zakład Oddziaływań Jądrowych Wysokich Energii Instytut Fizyki Jądrowej PAN Kraków Rozkłady pędów poprzecznych cząstek produkowanych w zderzeniach."— Zapis prezentacji:

1 1 Adam Trzupek Zakład Oddziaływań Jądrowych Wysokich Energii Instytut Fizyki Jądrowej PAN Kraków Rozkłady pędów poprzecznych cząstek produkowanych w zderzeniach Au+Au przy energiach RHIC

2 2 Zderzenia relatywistycznych ciężkich jonów przewidywania chromodynamiki kwantowej akcelerator RHIC eksperyment PHOBOS Produkcja, K, p i p o małych p T rekonstrukcja i identyfikacja rozkłady p T w Au+Au i d+Au porównanie z przewidywaniami modeli Produkcja cząstek naładowanych o dużych p T tłumienie produkcji w zderzeniach Au+Au Podsumowanie Plan referatu

3 3 Celem fizyki relatywistycznych ciężkich jonów jest badanie materii o dużej gęstości energii Jądro Au t =- kilka fm/c t = 0 fm/c t = + kilka fm/c gęstość energii w obszarze oddziaływania : RHIC ~ 5 GeV/fm 3 gęstość energii w materii jądrowej: Au ~ 0,15 GeV/fm 3 Skrócenie Lorentza (RHIC), = 108

4 4 Przy bardzo dużej gęstości energii kwarki i gluony są uwolnione Przejście do plazmy kwarkowo-gluonowej (QGP) Krytyczna gęstość energii i temperatura (QCD, B =0): c ~ 1 GeV/fm 3 T c ~ 192 MeV (~ K) Przewidywania Chromodynamiki Kwantowej (QCD) (przed RHIC) Przewidywany słabo sprzężony stan plazmy kwarkowo- gluonowej (wQCD) Właściwości QGP podobne do właściwości idealnego gazu RHIC >> c Korzystne warunki na utworzenie QGP w RHIC (rezultaty z RHIC) Odkryto SILNIE sprzężony stan plazmy kwarkowo- gluonowej (sQCD) Właściwości QGP podobne do właściwości idealnej cieczy

5 5 Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) s NN (GeV) RHIC: 200 SPS: 17 Obwód = 3800 m l. magnesów =1740

6 6 Współpraca Burak Alver, Birger Back, Mark Baker, Maarten Ballintijn, Donald Barton, Russell Betts, Richard Bindel, Wit Busza (Spokesperson), Zhengwei Chai, Vasundhara Chetluru, Edmundo García, Tomasz Gburek, Kristjan Gulbrandsen, Clive Halliwell, Joshua Hamblen, Ian Harnarine, Conor Henderson, David Hofman, Richard Hollis, Roman Hołyński, Burt Holzman, Aneta Iordanova, Jay Kane,Piotr Kulinich, Chia Ming Kuo, Wei Li, Willis Lin, Constantin Loizides, Steven Manly, Alice Mignerey, Gerrit van Nieuwenhuizen, Rachid Nouicer, Andrzej Olszewski, Robert Pak, Corey Reed, Eric Richardson, Christof Roland, Gunther Roland, Joe Sagerer, Iouri Sedykh, Chadd Smith, Maciej Stankiewicz, Peter Steinberg, George Stephans, Andrei Sukhanov, Artur Szostak, Marguerite Belt Tonjes, Adam Trzupek, Sergei Vaurynovich, Robin Verdier, Gábor Veres, Peter Walters, Edward Wenger, Donald Willhelm, Frank Wolfs, Barbara Wosiek, Krzysztof Woźniak, Shaun Wyngaardt, Bolek Wysłouch ARGONNE NATIONAL LABORATORYBROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY INSTITUTE OF NUCLEAR PHYSICS PAN, KRAKOWMASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY NATIONAL CENTRAL UNIVERSITY, TAIWANUNIVERSITY OF ILLINOIS AT CHICAGO UNIVERSITY OF MARYLANDUNIVERSITY OF ROCHESTER

7 7 PHOBOS 1m

8 8 PHOBOS - detektor wyzwalania 1m Detektor wyzwalania Triger 3 <| |<4,5 = -ln tan( /2)

9 9 przedziały centralności: 0-6%, 6-15%,... Detektor wyzwalania - Pomiar centralności 0-6%, 0-6%,... Model AA + Geant (detektor) Au+Au, 200 GeV Wyznaczanie N part i N coll : Au Detektor wyzwalania 3 <| |<4.5 N part liczba nukleonów oddziaływujących nieelastcznie N coll liczba nieelastycznych oddziaływań NN w AA CentralnePeryferyczne

10 10 PHOBOS – detektor krotności Detektor krotności Oktagon Detektor krotności Pierścienie - 5,4 < < 5,4

11 11 PHOBOS – spektrometr i TOF Spektrometr Liczniki czasu przelotu Magnes

12 12 Spektrometr detektora PHOBOS 16 warstw krzemowych/ ramię, 2-39 płytek krzemowych / warstwę precyzyjny pomiar: X, dE (~300 m) układ płytek i pole B dostosowane do pomiaru cząstek o małych p T, różne rozmiary komórek krzemowych (5 typów) blisko punktu oddziaływania B -2T B 2T 70 cm

13 13 Rozkłady pędów poprzecznych w zderzeniach AA Małe p T (< 0,2 GeV/c) Małe i średnie p T (< 2 GeV/c) Duże wartości p T (2 - 5 GeV/c) Przewidywano wzmocnienie produkcji cząstek z powodu NOWYCH długo-zasięgowych zjawisk wQGP - duży obszar źródła cząstek Oczekiwano modyfikacji rozkładów p T zależnej od masy hadronów na skutek poprzecznej kolektywnej ekspansji odwrotność nachylenia rozkładu, rośnie z m h Przewidywano tłumienie produkcji hadronów w centralnych AA duże strat energii partonów w gęstej materii, dla p T << m h

14 14 Pomiary p T cząstek w eksperymencie PHOBOS Eksperyment PHOBOS posiada unikalną możliwość pomiaru cząstek o bardzo małych pędach poprzecznych: MeV/c Au+Au, 200 GeV centrality: 0-15% mid-rapidity PHOBOS: PRC 70 (2004) PLB 578 (2004) 297 małe p T średnie p T duże p T Hadrony są mierzone w zakresie p T : od 30 MeV/c – 5 GeV/c ładunek PID: masa + ładunek ~ 2.0 p T (GeV/c) masa ( ) (K + + K - ) (p + p) gęstość cząstek, K, p i p h +, h -

15 15 Czas przelotu: separacja /K: do 2,0 GeV/c p/p: do 3,5 GeV/c Pomiar pędu i identyfikacja cząstek o p T > 0,2 GeV/c Zakrzywienie trajektorii w polu magnetycznym pozwala wyznaczyć ładunek i pęd cząstki (0,2 – 5 GeV/c) Pęd: Identyfikacja cząstek: dE/dx w Si: separacja /K: do 0,6 GeV/c p/p: do 1,5 GeV/c p K p K

16 16 Procedura rekonstrukcji cząstek o p T < 0,2 GeV/c (zakres małych p T : 30 – 200 MeV/c) X [cm] Z[cm] rura berylowa Z [cm] Szukamy cząstek zatrzymujących się w warstwie nr 5 dE ~ 10 MIP ~1 cząstka na 100 przyp. pole mag. B 0 ( ) (K + + K - ) (p + p) Identyfikacja cząstek o małych p T m h ( m h 2 ( 1/ 2 ) funkcja Bethe-Bloch E tot = dE i, i = 1,...,5

17 17 Niezmienniczy rozkład pędów poprzecznych: 1/(2 p T ) d 2 N/dydp T Wyznaczono rozkłady p T dla następujący danych doświadczalnych (małe p T ) : s NN (GeV) centralność liczba przypadków Au+Au 2000 – 15% 2 M Au+Au 62,40 – 50% 5 M d+Au 200 minimum bias 10 M

18 18 Rozkłady pędów poprzecznych w centralnych zderzeniach Au+Au o energii s NN =200 GeV p T = MeV/c piony MeV/c kaony MeV/c protony y 0 (mid-rapidity) PRC C70, (R) (2004) T

19 19 wypłaszczenie rozkładu p T dla (p+p) przy małych p T jest zgodne z poprzeczną, kolektywna ekspansja systemu Produkcja cząstek o małych p T w centralnych zderzeniach Au+Au, s NN = 200 GeV T= 229 MeV dla ( ) 293 MeV dla (K + +K - ) 392 MeV dla (p + p) m T = p T 2 +m h 2 PRC C70, (R) (2004) brak wzmocnienia produkcji pionów o małych p T

20 20 Rozkłady p T w oddziaływaniach Au+Au przy energii s NN = 62,4 GeV Parametry modelu fali uderzeniowej (blast wave): 0-15%: T fo = 103 MeV, T = 0,78 c 15-30%: T fo = 102 MeV, T = 0,76 c 30-50%: T fo = 101 MeV, T = 0,72 c ( 2 p T ) 1 d 2 N/dydp T [c 2 /GeV 2 ] Semi-peryferyczne Centralne Nucl. Phys. A774 (2006) 469 Semi-centralne

21 21 Wypłaszczanie rozkładu m T (p+p), największe przy małych p T Kształt widm m T podobny dla m T > 1,8 GeV/c 2 (2 p T ) 1 d 2 N/dydp T [c 2 /GeV 2 ] T loc [GeV/c 2 ] Rozkłady m T w oddziaływaniach Au+Au s NN = 200 GeV m T = p T 2 +m h 2 PRC C70, (R) (2004)

22 22 Eksperyment kontrolny d+Au d +Au: brak gęstej materii Au+Au: gęsta materii Doświadczenia z deuterem pozwalają badać wpływ gęstej materii na mierzone wielkości fizyczne

23 23 Rozkłady m T w oddziaływaniach d+Au s NN = 200 GeV Po przeskalowaniu rozkładu m T kaonów o czynnik 2, widma m T dla ( ), (K + + K - ), (p + p) są podobne Brak efektu wypłaszczania widm m T w d+Au Efekt wypłaszcznia widm m T w Au+Au może powstawać na skutek oddziaływań w gęstej materii T loc [ GeV/c 2 ] Nucl. Phys. A774 (2006) 469

24 24 Przewidywania modeli P. Kolb, R. Rapp; PRC 67 (2003) Hydrodynamiczne symulacje z porzeczną ekspansją dobrze opisują dane doświadczalne w przedziale p T : 0,03 – 1,5 GeV/c Modele hydrodynamiczne z idealną cieczą dobrze opisują produkcję cząstek przy małych i średnich p T W. Florkowski, W. Broniowski, PRL 87 (2001) D. Prorok; PRC 67 (2006) Cracow Single Freeze-Out Model

25 25 parton Jądro Au t =- kilka fm/c Partony znajdują się w jądrach parton t = 0 fm/c Twarde oddziaływanie partonów t = + kilka fm/c hadronizacja jet hadronów wiodący hadron o dużym p T t = + kilka fm/c Rozproszone partony przechodzą przez gęstą materię Twarde oddziaływania partonów występują we wczesnej fazie zderzenia AA Detektor Jądro Au Jeżeli rozproszone partony tracą znaczną część energii, to liczba wiodących hadronów o dużych p T będzie malała (efekt tłumienia produkcji) Produkcja hadronów o dużych pędach poprzecznych

26 26 Rozkłady pędów poprzecznych naładowanych hadronów ( h + + h - ) (PHOBOS) Większość cząstek w zderzeniu AA jest produkowana z małymi i średnimi pędami poprzecznymi ~0,1% cząstek o p T > 2 GeV/c 0.2

27 27 Czynnik modyfikacji jądrowej R AA skalowanie z N coll N coll - liczba nieelastycznych zderzeń NN w AA wzmocnienie produkcji efekt Cronina p+A, FNAL tłumienie produkcji oddziaływania z gęstą materią Au+Au, RHIC R AA = 1 R AA > 1 R AA < 1 brak efektów jądrowychobecność efektów jądrowych

28 28 Tłumienie produkcji w zderzeniach Au+Au (PHOBOS) (h + +h - ), s NN = 200 GeV skalowanie z N coll R AuAu maleje przy wzroście centralności Najsilniejsze tłumienie obserwuje się w najbardziej centralnych zderzeniach duże p T, R AuAu 0,3 <<1 PLB 578 (2004) 297 p T (GeV/c) 25-35% 15-25% 6-15% 0-6% R AuAu semi-perferyczne centralne 1 d 2 N AuAu / dp T d d 2 N NN / dp T d R AuAu = 45-50%35-45%

29 29 dla dużych p T : R AA > 1 dla s NN = 17,3 GeV R AA < 0,2 dla s NN = 200 GeV gładka zależność R AA od energii R AA Centralne zderzenia Pb+Pb i Au+Au, mid-rapidity Zależność R AA od energii s NN (GeV) WA98 PRL 94 (2005)

30 30 Eksperyment kontrolny d+Au (PHOBOS) Brak tłumienia produkcji hadronów naładowanych o dużych p T w zderzeniach d+Au w całym zakresie centralności R dAu ~1 dla p T > 2 GeV/c PRL 91 (2003) R dAu Au+Au Tłumienie produkcji hadronów w centralnych zderzeniach Au + Au przy energii 200 GeV jest wynikiem oddziaływań partonów w gęstej materii. słaby wzrost R dAu z N coll (h + +h - ), d+Au, s NN = 200 GeV, 0,2 < y < 1,4

31 31 Mechanizm tłumienia produkcji hadronów o dużych p T w centralnych zderzeniach Au+Au, s NN = 200 GeV Duże straty energii, dE/dx, partonów poruszających się w gęstej materii (bremsstrahlung gluonów) Modele uwzględniające straty energii partonów dobrze opisują produkcję hadronów o dużych p T w centralnych zderzeniach Au+Au Model z dE/dx: GLV (M.Gyulassy, P.Levai, I.Vitev)

32 32 Detektor PHOBOS pozwala na badanie produkcji hadronów w szerokim zakresie p T : 30 MeV/c – 5 GeV/c Małe i średnie p T : W centralnych zderzeniach Au+Au obserwujemy brak wzmocnienia produkcji cząstek (pionów) przy bardzo małych p T silnie sprzężony stan materii Wypłaszczanie rozkładu m T (p+p) jest zgodne z efektem kolektywnej poprzecznej ekspansji Modele hydrodynamiczne z (idealną cieczą ) dobrze opisują rozkłady p T Duże p T : W centralnych zderzeniach Au+Au obserwujemy silne tłumienie produkcji hadronów naładowanych Brak tłumienia produkcji hadronów o dużych p T w d+Au Przyczyną tłumienia produkcji hadronów są oddziaływania partonów z gęstą materią Podsumowanie

33 33 Wnioski w centralnych zderzeniach Au+Au przy najwyższej energii w akceleratorze RHIC produkowana jest materia o bardzo dużej gęstości energii, silnie sprzężona o właściwościach podobnych do właściwości idealnej cieczy Silnie sprzężony stan plazmy kwarkowo-gluonowej (sQGP) Rozkłady pędów poprzecznych dla Au+Au i d+Au przy małych, średnich i dużych-p T +...

34 34 Eksperymentalne dane uzyskane na RHIC s NN (GeV)

35 35 Centralność zderzeń w AA: b zranione/oddziaływujące nukleony ( N part ) nieoddziaływujące nukleony/spektatory ( N spect ) N coll liczba nieelastycznych oddziaływań NN (l. binarnych zderzeń NN)

36 36 R AA przy niższych energiach ( eksperymenty na stałej tarczy) pQCD + efekty jądrowe skalowanie N coll R SAu R PbPb R pA efekt Cronina E lab = 200 AGeV, s NN = 19.4GeV Pb+Pb: E lab =158 AGeV, s NN = 17.3 GeV R SS skalowanie N coll wielokrotne rozproszenia powodują poszerzenie widma p T => R AA >1 B.Z.Kopeliovich, et al., PRL 88 (2002)

37 37 Theory Calculations Cronin Effect: X.N. Wang, Phys. Rev C61, (2000). Attributed to initial state multiple scattering. Implemented by Q 2 (p t ) dependent Gaussian k t broadening Energy loss applied: M. Gyulassy, I. Vitev, X.N Wang and B.W. Zhang; nucl-th/ dE/dx o is the only free parameter. It is determined by fitting to STAR central R AA (p t )


Pobierz ppt "1 Adam Trzupek Zakład Oddziaływań Jądrowych Wysokich Energii Instytut Fizyki Jądrowej PAN Kraków Rozkłady pędów poprzecznych cząstek produkowanych w zderzeniach."

Podobne prezentacje


Reklamy Google