Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Motywacja: Generacja mas hadronów i rola symetrii chiralnej Promieniowanie z gorącej materii jądrowej.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Motywacja: Generacja mas hadronów i rola symetrii chiralnej Promieniowanie z gorącej materii jądrowej."— Zapis prezentacji:

1 Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Motywacja: Generacja mas hadronów i rola symetrii chiralnej Promieniowanie z gorącej materii jądrowej Mezony wektorowe ( / / ): języczek uwagi Przegląd najnowszych wyników eksperymentalnych: Mezony w jądrze: Mezony w gorącej materii jądrowej: T=60-80 MeV: (1-2 AGeV) T= MeV: ( AGeV) Podsumowanie P. Salabura IFUJ

2 Generacja mas Model standartowy Q u e c ct d e s b 2/3 -1/3 0 Kwarki leptony 3 rodziny cząstek m q,l [MeV] e e du s c b t leptony kwarki Generacja mas leptonów i kwarków przez mechanizm Higgsa Masy current" (m u/d ~20 MeV) Jaki jest mechanizm generacji mas hadronów? M proton >> 3m u/d (20 MeV) ! Model kwarków: masy "constituent" (M u/d ~300 MeV)

3 Symetrie (globalne) oddziaływań silnych Zachowanie liczby barionowej: U(1) V Symeria chiralna SU(N f ) L/R : Oddziaływanie silne (Lagrangian) bezmasowych kwarków (u,d) jest niezmiennicze względem 2 transformacji: Axialnej i Wektorowej f.falowa kwarku w p. zapachu q=(u,d), =( 1, 2, 3 ) macierze Izo(spinu) Pauliego Oddziaływanie silne zachowuje skrętność (chiralność) Zachowanie izospinu (U V ). Np: piony mają taką samą masę Degenarcja mas partnerów chiralnych (U A ). Np: (1 +), a 1 (1 - )

4 Widma hadronów a Symteria Chiralna (Sch) Parnterzy chiralni Widma hadronów : dublety chiralne przykład dla mezonów z J=0 różne masy parnerów chiralnych ! Symetria chirlana jest złamana przewidziane w dla układów cl(=u,d) przez M.Nowak, Rho, Zahed, Bardeen, Hill i... Zmierzonew 2003 przez BELLE, CLEO, BARBAR 0 - (1.86) 0 + (2.31) 1 - (2.01) 1 + (2.42) 1 + (2.46) Mezony cu D0D0 0 - (1.96) 0 + (2.32) 1 + (2.54) 1 + (2.46) 1 - (2.11) Mezony cs D s 0+0+ f0f0 Mezony lekkie SB rozszczepienie ~400 MeV/c 2

5 Spontaniczne łamanie SCh-kondensat kwarkowy Czy można to zmierzyć ? Brown,Rho Phys.Lett. 66(1991)2720 Skalowanie Brown-Rho (B-R) m h * = m h (1- * / 0 ) Klimt, Lutz,Weise Phys.Lett.B249 (1990) 386 B Kondensat w materii jądrowej Natura wybiera stan jako stan podstawowy próżni stan charakteryzujący się istnieniem kondensatu. SCh jest łamana spontanicznie – model Nambu-Goldstone: 1.bozony Goldstona (piony dla SU(2)) 2.generacja masy (masa konstytuentna kwarków) 3.parametr złamania Sch:

6 Scenariusz hadronowy zmian masy Próżnia: W. Peters et.al. NPA 632(1998)109: R. Rapp, J. Wambach W materii jądrowej dodatkowe efekty: + N -1 N(1520) +... (1232) N -1 Dominująca rola barionów ! Funkcja spektralna (1 przykład):

7 Relatywistyczne zderzenia ciężkich jonów: Laboratorium gęstej i gorącej materii jądrowej Nuclear Matter SIS B temperature Quark Matter Hadron Resonance Gas DLS, HADES(GSI,BEVELAC) CERES, NA60 (SPS) T T C ~170 MeV 940 MeV MeV baryon chemical potential thermal freeze out chemical freeze out DLS, HADES, KEK E235 PHENIX (RHIC) Dense matter Freeze-outFirst chance collisions Toneev at al.,nucl-th/ : 3-fluid hydrodynamics Czasowa ewolucja zderzenia jonów

8 Promieniowanie gorącej materii jądrowej e+ e-e+ e- γ Im Π em (M,q) Funkcja korelacyjna elektromagnetycznych prądów kwarkowych: s s dual ~(1.5GeV) 2 : pQCD kontinuum s < s dual : Zdominowana przez mezony wektorowe! W próżni Π em ~ (e+e-hadrony) f B (T,E) – rozkład temperatury qq 2 4 KK

9 Metoda eksperymentalna Mezon Masa [MeV/c 2 ] Szerokość [MeV/c 2 ] Czas życia c [fm/c] (V e+e-) tot x x x10 -5 e+ Pomiar własnosci (m, ) -> f. spektralna mezonów wektorowych,, w materii (reakcje pA, A, AA ) poprzez rozpady dileptonowe e + e - lub µ + µ - Niezaburzona informacja z wnętrza materii małe prawd.( 2 ) rozpadu w kanał dielektronowy Duże tło hadronowe e- c fm/c Rozpady dwóciałowe (linie): Rozpady trójciałowe (Dalitz) (continuum): 2AGeV Ca+Ca M e+e [GeV/c 2 } - CB – CB – Tło kombinatoryczne z rozpadów 0 Dalitz+ konwersja fotonów! V e+e- V e+e- X

10 Podsumowanie (cz.I) I. Widma hadronów zbudowanych z lekkich kwarków odzwierciedlają złamanie symetrii chiralnej odpowiedzialnej za generację mas Masa hadronów jest (jak?) wielkością zależną od własności materii (, T) i może ulec zmianie: scenariusz BR vs hadronowy (czy one naprawdę mówia o innym mechanizmie?) II Emisja promieniowania elektromagtnetycznego z gorącej materii jądrowej (wirtualne fotony o q 2< 1 MeV/c 2 ) odbywa się przez mezony / / φ Zmiana własności mezonów w materii (M *, *) może być sygnałem zmian własności materii (hadron gaz-QGP)

11 Wyniki eksperymentalne (I) Mezony w jądrze

12 Generalna idea eksperymentu P+p bound X e + e - X dielektrony P +p bound X 0 X 3 X fotony e+ e- 208 Pb P = -, p, detektor P p (E=3-4 GeV), - (E=1-2 GeV) 30% rozpadów w jądrze, ~90% rozpadów w jądrze p (E=12 GeV) ~ 6% rozpadów w jądrze ~60% rozpadów w jądrze 0 = 0.17/fm 3 tomografia rozpadu w jądrze Pb

13 Mezony w jądrze (p+A) Widmo opisane poprawnie zakładając zmianę masy m * =m 0 ( / 0 ) ! 50-66% rozpada się wewnątrz jądra i tylko 5-9% ! Opis widma eksperymentalnego przez tło + rozpady swobodnych mezonów,, φ, η nadwyżka par dla 0.6

14 Mezony w jądrze ( +A) Nb Nb, E 1.2 GeV Obliczenia teoretyczne opisują dane przy założeniu: wynik jest zgodny z obserwacją z KEK dla mezonu ! m = m 0 (1 - / 0 ); przy = 0.16 Obliczenia teor: P. Mühlich et al., nucl-th/ Zaleta eksperymentu: Duże prawdopod. rozpadu 0 (8%) dla e + e ! Wada: 0 oddziałuje z materią (λ sw ~1-2 fm!) – rescattering

15 Mezony w jądrze- ostateczny dowód na skalowanie B-R? eksperyment (2006): GeV, - GeV Selekcja w spoczynku wzgl. jądra poprzez kinematykę p <300 MeV/c ! E.Bratkovskaya et al.. Nucl-th/ (01) M.Effenberger et al. Phys.Rev.C027601(01) Przewidywania teoretyczne:

16 Wyniki eksperymentalne(II) Wysokoenergetyczne zderzenia jądro-jądro

17 Dielektrony 1AGeV Data: R.J. Porter et al.: PRL 79(97)1229 Model: E.L. Bratkovskaya et al.: NP A634(98)168, BUU, vacuum spectral function Dobry (w ramach statystyki!) opis produkcji par e+e- w reakcjach pp, pn Duża nadwyżka par ponad widmo oczekiwane z rozpadów swobodych mezonów w reakcjach C+C i 1 AGeV! Nawet skalowanie B-R nie wyjaśnia nadwyżki!

18 HADES w GSI: koncept spektrometru

19 Dielektrony z Toroidalny spektrometr magnetyczny Akceptancja geometryczna par 35% Identyfikacja elektronów RICH: Ring Imaging CHerenkov, Zupełnie ślepy na hadrony TOF: ściana przelotu Pre-Shower: 18 komór drutowych + konwertery z ołowiu – wkład IFUJ Rekonstrukcja śladów MDC: 24 komory dryfowe z 100 µm przestrzenną zdolnością rozdzielczą Identryfikacja elektronów w czasie rzeczywistym (100µs !) w systemie wyzwalania 100-krotny wzrost wydajności w stosunku do DLS ! Start w m

20 RICH +MDC I RICH PreShower Magnet

21 Identyfikacja elektronów : HADES zdarzenia wyzwolone triggerem w 2'rzędu (LVL2): 1.2 % zdarzeń LVL1! LVL2: koincydencja "elektronów" w RICH i META. Wydajność na pary>86% offline :+ pełna rekonstrukcja śladów linear z axis ! log. z axis ! yield [arb. units] warunek na

22 2 AGeV HADES (σ m (ω) = 10%). blędy systematyczne +50%/-40% within acceptance Widmo eksperymentalne poprawione na: wydajności detektorów wydajności rekonstrukcji Normalizacja do +/- mierzonych w w tym samym eksperymencie Porównanie do przewidywań teorii tylko w obrębie akceptancji geometrycznej! Przewidywania oparte na znanych przekrojach czynnych ( ) i skalowaniu m t ( ) PRELIMINARY Pomiar w 2002 w konfiguracji bez MDCIII/IV

23 2 AGeV HADES- porównanie z HSD Porównanie z obliczeniami teoretycznymi : HSD v2.5 of May ´05, E. Bratkovskaya et al. e+e- >9 o, p t > 100 MeV/c Widmo masy niezmienniczej Widmo pędu poprzecznego

24 HADES: Weryfikacja rekonstrukcji dilektronów : 2.2 AGeV (2004) pełen zestaw komór w 4 sektorach (4MDC) 3 sektory z (3MDC) Setup wiązka protonów 10 7 p/ TARGET: LH2 (5cm length protons/cm 2 ) Cel: eksluzywna rekonstrukcja mezonu oraz pierwszy test rekonstrukcji z wysoką zdonością rozdzielczą pp pp pp (hadrony) pp pp ppe + e - (dielektrony) 0 pp pp 0 pp pp 0 ppe+e- BR: 1.2*10 -2 pp pp pp pp pp ppe+e- BR: 6 * 10 -3

25 Ekskluzywna rekonstrukcja pppp pp Missing Mass of protons [MeV/c 2 ] pppp ppe + e - 0 kanał hadronowy Kanał elektromagnetyczny pppp 0 ppe+e- =2.4% =2.6% R = hadr/electr (SIM) (EXP) dobra zgodność !

26 Dielektrony z SPS(I): CERES(2000) Detekor CERES:RICH + TPC radial drift TPC: momentum and energy loss p/p=2% 1%*p/GeV m/m = 3.8 % for (dE/dx)/(dE/dx) = 10% 200 naładowanych cząstek w akcpetancji/zderzenie ! rozróżnianie elektronów od hadronów RICH + TPC (pionów, 5x wiecej niż nukleonów!) na poziomie 4*10 4 ! RICH's: electron identification

27 Dielektrony z CERES(I) D. Miskowiec QM2005 Nadwyżka par nad widmo oczekiwane z rozpadu swobodnych hadronów: m ee > 0.2 GeV: (stat) Błąd systematyczny: 21% centralność Zależność od centralności zderzenia

28 Dielektrony z CERES(II): zależność od E beam Scenariusz BR opisuje dane gorzej ( 2 /n = 2.4) ! Nadwyżka przy niższej energii (40 AGeV) jest większa J.P.Wessels et al., Nucl. Phys. A 715 (2003) 262 scenariusz hadronowy scenriusz B.R

29 Eksperyment ( + - ) 2.5 T dipole magnet hadron absorber Vertex mionów może być dokładnie określony Poprawa zdolności rozdzielczej dla M + - <1 GeV! Matching in coordinate and momentum space targets beam tracker vertex tracker muon trigger and tracking magnetic field czy !

30 Dimiony z rekonstrukcja mezonów Doskonały opis widma dla zderzeń peryferyjnych w oparciu o zmierzone krotności / /η/φ w reakcjach pp, pBe Określenie wkładu pochodzącego od mezonu (funkcji spektralnej mezonu w materii jądrowej) poprzez odjęcie wkładów od pozostałych mezonów w fukcji centralności Nadwyżka od niezmodyfikowango mezonu rośnie z centralnością zderzenia (zgodnie z obserwacjami CERES) Wzrost natężenia- nowe kanały otwarte w materii: > S.Demjanovic QM2005

31 Di-miony z scenariusz BR vs hadronowy Sceriusz hadronowy Scenriusz B.R Kształt niezaburzony (Breit-Wigner) Zderzenia centralne pierwszy pomiar funkcji spektralnej mezonu w materii jądrowej wydaje się wykluczać scenariusz B.R (obniżenie masy)! Dane o doskonałej jakości czekają na pełen opis teoretyczny!! S.Demjanovic QM2005

32 Podsumowanie (cz. II) Pomiary funkcji spektralnej mezonów / (także φ-KEK325) w materii jadrowej wskazują na modyfikację masy zgodną ze scenariuszem BR Nowe pomiary przy niższej energii wiązki (p( )+Pb powinny być bardziej czułe i dostraczyć komplementarnej informacji Zderzenia ciężkich jonów 1-2AGeV (HADES+DLS) wskazuję na nadwyżkę par, jednak ostateczne konkluzja dopiero po przprowadzeniu serii eksperymentów:pp,dp,A+A,1-2 AGeV (HADES ): AGeV (2005), 3.5 GeV (2006) p( )+Pb (2007), GeV (2007) URHIC (CERES+NA60) wskazują na duże modyfikacje szerokości mezonu (scenariusz hadronowy preferowany!) Nowa generacja precyzyjnych pomiarów definiuje nową jakość danych- wyzwanie dla teorii!

33 Promieniowanie gorącej materii jądrowej Im Π em – funkcja spektralna mezonu Im Π em rozkład Breita Wignera dla rozpadu w próżni czynnik 1/M 3 dla rozpadu w kanał dileketronowy fB(M,T) – rozkład dostępnej energii (masy) dla danej temperatury fB(M,T) ~exp(-M/T) Duże znaczenie dla niskich energii Widmo masy niezmienniczej e + e - z reakcji 2AGeV

34 SIS (BEVALAC) energy regime: 1-2 AGeV Final state in heavy ion collisions; up to 200 charged particles (Au+Au) approximately 10 % pions, baryon dominated Production of vector mesons below threshold co-operative process :NN N, N NN N N * ( ) N production confined to high density phase One vector meson decaying into lepton pair per 10 Million reactions ! Enhancement of baryon density (3 > > 2) = 15 fm/c.. Comparable to \ life times : V =1.3\23 fm/c Near threshold dynamics - off-shell effects! complementary pN and N programme ! S. Bass et al. IQMD 15 fm/c C.Fuchs Phys.ReV.C (2003)


Pobierz ppt "Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Motywacja: Generacja mas hadronów i rola symetrii chiralnej Promieniowanie z gorącej materii jądrowej."

Podobne prezentacje


Reklamy Google