Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Wstęp Formalizm produkcji par dileptonowych (e+e-, + - ) Rola lekkich mezonów wektorowych ( / /

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Wstęp Formalizm produkcji par dileptonowych (e+e-, + - ) Rola lekkich mezonów wektorowych ( / /"— Zapis prezentacji:

1 Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Wstęp Formalizm produkcji par dileptonowych (e+e-, + - ) Rola lekkich mezonów wektorowych ( / / ) Modyfikacje f. spektralnych mezonów a Symetria Chiralna Przegląd najnowszych wyników eksperymentalnych: Mezony w gorącej materii jądrowej: T=60-80 MeV: (1-2 AGeV) T= MeV: ( AGeV) Mezony w jądrze: Podsumowanie i perspektywy P. Salabura IFUJ

2 Produkcja dileptonów e+ e-e+ e- γ Im Π em (M,q) Funkcja korelacyjna elektromagnetycznych prądów kwarkowych: f B (T,E) – Rozkład Bolztmana temperatury (exp–E/T) L(M 2 )- czynnik przestrzeni fazowej stanu końcowego prąd em. kwarków q Zródło termalne (gaz hadronowy)w temperaturze T: Cała fizyka zakodowana jest w funkcji korelacyjnej Im Π em (M,q)

3 Produkcja dileptonów- funkcja korelacyjna Π em (M,q) s s dual ~(1.5GeV) 2 : pQCD kontinuum s < s dual : Zdominowana przez funkcje spektralne A v (s) mezonów wektorowe! W próżni Im Π em dane przez R= (e+e- hadrony)/ (e+e- + - ) qq 2 4 KK v (s) Jak wyglądają f. spektralne w materii jądrowej?

4 Scenariusz hadronowy zmian masy Próżnia: Przykład: W. Peters et.al. NPA 632(1998)109: W materii jądrowej dodatkowe efekty: + N -1 N(1520) +... (1232) N -1 Dominująca rola barionów ! Funkcja spektralna

5 Wpływ rodzaju materii na wł. f. spektralnej rozpuszcza się w gorącej materii gęstość barionów B ma większy wpływ B / Mezony + barionyMezony [Rapp.Wambach: Adv. Nucl. Phys25 (2001)1

6 Spontaniczne łamanie SCh-kondensat kwarkowy Brown,Rho Phys.Lett. 66(1991)2720 Klimt, Lutz,Weise Phys.Lett.B249 (1990) 386 B Kondensat w materii jądrowej Natura wybiera stan jako stan podstawowy próżni stan charakteryzujący się istnieniem kondensatów. SCh jest łamana spontanicznie – model Nambu-Goldstone: 1.bozony Goldstona (piony dla SU(2)) oraz dublety chiralne np: (1 - ) i a 1 (1 +) 2.generacja masy : masa konstytuentna kwarków u,d,s – 99% masy nukleonu! 3.parametr złamania Sch: J P =0 ± 1 ± 1/2 ±

7 Symetrii Chiralna a masy mezonów wektorowych Jaki mechanizm wybiera natura? Mierzyć można tylko f. spektralną (e + e ) Vacuum Symteria chiralna

8 Przewidywania QCD – reguły sum A v (s) wiążą funkcje spektralne A v z własnościami próżni - kondenstami kwarkowymi (qq) i gluonowymi (G 2 ) odpowiedzialnymi za łamanie Symterii Chiralnej [Leupold 98, Ruppert etal 05] 0.2% 1% Przykład analizy dla mezonu w f. gęstości N

9 Dieleptony z HIC Freeze-Out Hadron Gas Au + SPS QGP NN-coll. e+e+ e-e- faza wczesna: "twarde" procesy (Drell-Yan) emisja ze źródła termalnego : QGP + hadron gaz faza zakrzepnięcia (chemiczne+termiczne) 0 e+e-, e+e- D e X,... W widmie masy e+e- zakodowana jest cała informacja o przebiegu reakcj i!!! t~10-12 fm

10 Strategia pomiaru Pomiar m(e+e-)-dielektronu pochodzącego z rozpadu hadronów (BR~10 -5 !) odjęcie tła kombinatorycznego! Odjęcie składowej pochodzącej z okresu po "zamrożeniu" krotności znane z innych eksperymentów hadronowych lub skalowane przez N part ze zderzeń pp Extrakcja widma e+e- z "gorącej i gęstej" fazy Widmo sygnału e+e- z reakcji Pb+Au 158 AGeV

11 Wyniki eksperymentalne(I): SIS, SPS Wysokoenergetyczne zderzenia jądro-jądro HSD SIS: NN->NN N->N * -> N SPS: NN->NN gęstość barionowa

12 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! Zaden model nie wyjaśnia obserwowanej nadwyżki!

13 HADES w GSI

14 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 Identyfikacja elektronów w czasie rzeczywistym (100µs !) w systemie wyzwalania 100-krotny wzrost wydajności w stosunku do DLS ! Start w m

15 2 AGeV HADES Wkład A (emisja po zamrożeniu) źródło termalne (T=80MeV) N( 0 )=1/2[N( + )+N( - )]. Rozkłady pionów zmierzone w tym samym eksprymencie! η zmierzone przez TAPS (20% bląd) ρ, ω : m -scaling 18 % 21 % systematic errors: 15 % - efficiency correction 10 % - combinatorial background 11 % - 0 normalization Cocktail A: 0 + η + ω Cocktail B: Cocktail A + Δ( Ne+e-) + ρ wkład z "gęstej fazy" A. Agakichiev Phys.Rev. Lett 98(2007)

16 2 AGeV HADES- z modelami (06) dane /Cocktail A Cocktail B czynnik 2 poniżej dla 200< M ee <500 MeV/c 2 czynnik 4 poniżej dla 500< M ee < 650 MeV/c 2 RQMD Tübingen C.Fuchs, D. Cozma UrQMD Frankfurt M. Bleicher, D. Schumacher HSD Gießen (v2.5) E. Bratkovskaya, W. Cassing vacuum results Modele: poniżej dla 200 700 MeV/c 2 duże różnice pomiędzy modelami C+C at 2AGeV

17 2 AGeV HADES- z modelami (07)

18 2 AGeV HADES – rozkłady p t, y ω η M ee < 150 MeV/c 2 ( 0 ) : Dobry opis M ee < 150 MeV/c 2 ( 0 ) : Dobry opis 150 < M ee < 550 MeV/c 2 : Niedoszacowanie w p (faktor 2). 150 < M ee < 550 MeV/c 2 : Niedoszacowanie w p (faktor 2). M ee > 550 MeV/c 2 : Niedoszacowanie w p M ee > 550 MeV/c 2 : Niedoszacowanie w p

19 Funkcja wzbudzenia nadwyżki e+e- (HADES) Preliminary HADES Nadwyżka skaluje się z energią jak produkcja ! – Rezonansy barionowe? Y exc

20 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

21 Dielektrony z CERES : p+A " Coctail" mezonów dobrze opisany w opraciu o krotnośći znane z reakcji pp

22 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 ~ N part 2 : dominujący proces: + - e+e- Anihilacja w medium !!

23 Dielektrony z CERES(II): -in medium e + e - Scenariusz BR opisuje dane gorzej ( 2 /n = 2.4) ! ( Skalowanie Brown-Rho (B-R) m h *= m h (1- */ 0 ) Efekt barionów istotny (szczególnie dla małych mas). Scenariusz hadronowy: ( 2 /n = 0.4) Pb + Au 158 AGeV

24 Eksperyment SPS ( + - ) 2.5 T dipole magnet muon trigger and tracking magnetic field hadron absorber Matching in coordinate and momentum space targets beam tracker vertex tracker Vertex tracker

25 Dimiony z in-medium e+e- 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: >

26 Di-miony z f. spektralna Zderzenia centralne funkcjia spektralnej mezonu w materii jądrowej poszerzenie f. spektralnej –niezgodne ze skalowaniem B-R Efekty barionowe są bardzo istotne obliczenia:Hess & Rapp Phys.Rev. Lett 97(2006) teoria: [van Hees+Rap06]

27 Wyniki eksperymentalne (II) Mezony w jądrze quark-meson-exchange effective chiral lagrangian hadronic models 15% K. Saito et.al Phys.Rev.C55(1997)2637 T. Renk et.al Phys. Rev. C 66 (2002) Efekty mierzalne !

28 Mezony w jądrze 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 3.5 GeV 1.17 GeV

29 Mezony w jądrze (p+A) Widmo p+A opisane poprawnie zakładając zmianę masy m * =m 0 ( / 0 ) (skalowanie B-R )! Widmo p+A opisane poprawnie bez zmiany masy !! M. Naruki Phys.Rev.Lett 96 (2006) KEK – PS E GeV w/o shift + A E =1.2 GeV JLAB (QM2006)

30 Mezony w jądrze ( +A)- ELSA A A ( 0 ) A at E from 3 GeV e - beam D. Trinka Phys. Rev, Lett (2005) m = m 0 (1 - k / 0 ); k = 0.14, medium = 90 MeV m =722 w =0.6 0 ~20 % of rozpadów w jądrze problem: 0 re-scattering zależność od p ! G7 g7 & KEK są nieczułe na efekt CBTAPS p > 0.8 GeV/c! HADES

31 Podsumowanie Pomiary funkcji spektralnej mezonów / (także φ-KEK325) w materii jadrowej wskazują na modyfikację masy zgodną ze scenariuszem BR ---program kontynuowany w KEK – upgrade KEK do wyższej energii ---program kontynuowany w JLAB (G7) Nowe pomiary przy niższej energii wiązki (p( )+Nb powinny być bardziej czułe dla p<1 GeV/c i dostraczyć komplementarnej informacji URHIC (CERES+NA60) wskazują na duże modyfikacje szerokości mezonu (scenariusz hadronowy preferowany!)-program zakończony Zderzenia ciężkich jonów 1-2AGeV (HADES+DLS) wskazuję na nadwyżkę par Efekt DLS potwierdzony ! Nadwyższka porównywalna z mierzoną na SPS! (ale system C+C b. mały !!) – medium czy procesy elementarne? -> eksperyment dp i 1.25 GeV F. Wzbudzenia wskazuje na skalowanie z N

32 Perspektywy HADES p,d+p 1,25/3,5 AGeV EXP S201 p+p 1,25 GeV EXP S201 p+A upgrade Ni+Ni +N,A Au+Au SIS 8 AGeV FAIR

33 HADES & FAIR

34 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

35 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 HI

36 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)

37 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 ~5 MeV) Jaki jest mechanizm generacji mas hadronów? M proton >> 3m u/d (20 MeV) ! Model kwarków: masy "constituent" (M u/d ~300 MeV)

38 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 - )

39 Widma hadronów a Symteria Chiralna (Sch) Parnterzy chiralni Widma hadronów : dublety chiralne różne masy parnerów chiralnych ! Symetria chirlana jest złamana przewidziane w dla układów c,s(u) 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 SB rozszczepienie ~400 MeV/c 2 J P =0 ± 1 ± 1/2 ± hadrony z kw. u,d

40 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

41 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:

42 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

43 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 !

44 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

45 RICH +MDC I RICH PreShower Magnet


Pobierz ppt "Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne Wstęp Formalizm produkcji par dileptonowych (e+e-, + - ) Rola lekkich mezonów wektorowych ( / /"

Podobne prezentacje


Reklamy Google