P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 1 Przekaz liczby barionowej w zderzeniach hadron-hadron, hadron-jądro i jądro-jądro P.Szymański Zespół NA49.

Prezentacja na temat: "P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 1 Przekaz liczby barionowej w zderzeniach hadron-hadron, hadron-jądro i jądro-jądro P.Szymański Zespół NA49."— Zapis prezentacji:

1 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 1 Przekaz liczby barionowej w zderzeniach hadron-hadron, hadron-jądro i jądro-jądro P.Szymański Zespół NA49

2 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 2 Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania p Pb Oddziaływania PbPb Podsumowanie

3 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 3 Plan Wstęp Cel badań – co się dzieje z liczbą barionową? Cel badań – co się dzieje z liczbą barionową? Modele Modele Sposób opisu danych doświadczalnych Sposób opisu danych doświadczalnych Bariony netto – po odjęciu barionów z par BB Bariony netto – po odjęciu barionów z par BB Stan badań doświadczalnych – oddziaływania pp Stan badań doświadczalnych – oddziaływania pp Poszerzenie zakresu badań–oddziaływania pA i AA Poszerzenie zakresu badań–oddziaływania pA i AA

4 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 4 Pytania Gdzie znajduje się liczba barionowa? Gdzie znajduje się liczba barionowa? Co się z nią dzieje w zderzeniu barionów? Co się z nią dzieje w zderzeniu barionów? Brak ilościowych przewidywań teoretycznych Brak ilościowych przewidywań teoretycznych podejście perturbacyjne nie działa Miękki sektor QCD – większość podejście perturbacyjne nie działa Miękki sektor QCD – większość Modele parametryzujące dane Modele parametryzujące dane Potencjalne odpowiedzi

5 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 5 Modele Dual model L iczba barionowa w di-kwarku, L iczba barionowa w di-kwarku, Junction picture (Rossi/Veneziano ) Junction picture (Rossi/Veneziano ) Liczba barionowa w polu gluonów Liczba barionowa w polu gluonów Liczba barionowa może podróżować na duże odległości

6 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 6 Jak opisać dane doświadczalne? Podłużna przestrzeń fazowa: Z mienna skalująca: po wycałkowaniu po pędzie poprzecznym N cząstek – redukcja do inkluzywnej produkcjiprotonów N cząstek – redukcja do inkluzywnej produkcji protonów Najprostszy sposób badania przekazu liczby barionowej Od stanu do stanu początkowego końcowego

7 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 7 Jeżeli pary o I=0, trzeba odjąćJeżeli pary o I=0, trzeba odjąć Jeżeli pary o I=1 ile odjąć?Jeżeli pary o I=1 ile odjąć? Trzeba mierzyć również antyptorony Część protonów w stanie końcowym pochodzi z produkcji pa r barion-antybarion – nic wspólnego z liczbą barionową stanu początkowego

8 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 8 Stan badań eksperymentalnych (x F,p T ) Niezadowalający nawet dla najprostszego pomiaru inkluzywnego Stała tarcza (SPS)Stała tarcza (SPS) Zderzacz (ISR)Zderzacz (ISR) Zderzacz (RHIC)Zderzacz (RHIC) Zderzacz (LHC)Zderzacz (LHC)

9 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 9 proton-jądro (pA)proton-jądro (pA) jądro-jądro (AA)jądro-jądro (AA) Co się dzieje gdy liczba zderzeń rośnie ? Jak poszerzyć zakres danych? intensyfikacja przekazu liczby barionowej w zderzeniach wielokrotnych – oddziaływania pA i AA collisions collision mean collisions b

10 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 10 Podsumowanie Wstępu Niewystarczające pokrycie przestrzeni fazowej w większości eksperymentówNiewystarczające pokrycie przestrzeni fazowej w większości eksperymentów Przeważnie brak danych uniemożliwia całkowanie po pędzie poprzecznymPrzeważnie brak danych uniemożliwia całkowanie po pędzie poprzecznym Zderzacze: strefa eksperymentalna powinna wydłużać się s dla utrzymania pokrycia przestrzeni fazowej. Dla LHC powinna osiągnąć 500m (wymaga specyficznej konstrukcji maszyny)Zderzacze: strefa eksperymentalna powinna wydłużać się s dla utrzymania pokrycia przestrzeni fazowej. Dla LHC powinna osiągnąć 500m (wymaga specyficznej konstrukcji maszyny) Dane z oddziaływań wielokrotnych przydatne – inte n syfikacja przekazu liczby barionowejDane z oddziaływań wielokrotnych przydatne – inte n syfikacja przekazu liczby barionowej

11 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 11 Plan Wstęp Zderzenia elementarne Eksperyment NA49 Eksperyment NA49 Podwójnie różniczkowy przekrój czynny na produkcję protonów i ant y protonów Podwójnie różniczkowy przekrój czynny na produkcję protonów i ant y protonów Przekrój czynny wycałkowany po pędzie poprz. Przekrój czynny wycałkowany po pędzie poprz. Uwzględnienie protonów produkowanych w parach Uwzględnienie protonów produkowanych w parach Faktoryzacja pocisk-tarcza Faktoryzacja pocisk-tarcza Oddziaływania p Pb Oddziaływania PbPb Podsumowanie

12 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 12 Eksperyment NA49 (1995-2002, CERN/SPS) Zestaw dużych Komór Projekcji Czasowej (TPC) detektory śladowe połączone z identyfikacją cząstek przez pomiar

13 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 13 antyprotony p T =0.1 GeV/c antyprotony p T =0.1 GeV/c p T =1.5 GeV/c p T =1.5 GeV/c Pokrycie przestrzeni fazowej przy 6mln przypadków pp Identyfikacja cząstek : 0<x F <1, 0<p T <2 GeV/c protony p T =0.1 GeV/c protony p T =0.1 GeV/c p T =1.9 GeV/c p T =1.9 GeV/c

14 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 14 Po wycałkowaniu po p T Trzeba odjąć protony produkowane w parach

15 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 15 czy ? Wyznaczenie liczby protonów produkowanych w parach - pomiar produkcji antyprotonów pociski o różnym izospinie Do wyznaczenia liczby protonów netto trzeba odjąć 60% więcej antyprotonów ta sama tarcza (faktoryzacja)

16 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 16 Zależność produkcji par barionów od izospinu pocisku rzuca światło na mechanizm ich produkcji Anihilacja kwarków morza Fuzja gluonowa symetryczne pary BB Anihilacja kwarków morza Fuzja gluonowa symetryczne pary BB Ciężkie mezony moż l iwym źródłem par barionów Bariony pamiętają dane pocisku M.Bourquin, J-M.Gaillard Phys.Lett. B59 (1975) 191 M.Bourquin, J-M.Gaillard Phys.Lett. B59 (1975) 191 B B q q B B g g

17 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 17 Czy widać faktoryzację tarcza-pocisk? Szybki proton w jednej półkuli – protony netto w przeciwnej Dwu-składnikowy mechanizm produkcji cząstek Dwu-składnikowy mechanizm produkcji cząstek Wkład od pocisku i tarczy wyraźnie rozdzielony Wkład od pocisku i tarczy wyraźnie rozdzielony Przekaz liczby barionowej między nimi ograniczony do |x F |<0.3 Przekaz liczby barionowej między nimi ograniczony do |x F |<0.3 wyklucza znaczące przesunięcia w pośpieszności przewidywane przez junction picture podejście Pocisk bez liczby barionowej

18 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 18 Podsumowanie Zderze ń Elementarnych Dane NA49 o produkcji protonów i antyprotonów znacznie poszerzają materiał doświadczalnyDane NA49 o produkcji protonów i antyprotonów znacznie poszerzają materiał doświadczalny Produkcja asymetrycznych par barionów – sugeruje inny mechanizm produkcji niż produkcja centralnaProdukcja asymetrycznych par barionów – sugeruje inny mechanizm produkcji niż produkcja centralna Pierwsza obserwacja d wuskładnikow ego mechanizm u przekazu liczby barionowej – pocisk i tarcza Pierwsza obserwacja d wuskładnikow ego mechanizm u przekazu liczby barionowej – pocisk i tarcza Wzajemne przenikanie wkładów od tarczy i pocisku ograniczone do |x F |<0.3 – więzy dla junction pictureWzajemne przenikanie wkładów od tarczy i pocisku ograniczone do |x F |<0.3 – więzy dla junction picture

19 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 19 Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania pPb Centralność zderzenia Centralność zderzenia Wyznaczona on-line liczba szarych protonów Wyznaczona on-line liczba szarych protonów Protony netto w pPb w zależności od centralności Protony netto w pPb w zależności od centralności Zmierzona faktoryzacja – bezbarionowy pocisk Zmierzona faktoryzacja – bezbarionowy pocisk Spiętrzenie wkładu od pocisku Spiętrzenie wkładu od pocisku Oddziaływania PbPb Podsumowanie

20 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 20 Oddziaływanie hadron-jądro – centralność zderzenia uderzone nukleony powodują emisję szarych protonów 0.15<p LAB <1.5GeV/c collisions b collision Liczba zderzeń pocisku zależy od liczby szarych protonów Dla tej samej liczby zderzeń produkują więcej szarych protonów niż protony (mniejszy pocisk musi uderzyć bardziej centralnie) Dla tej samej liczby zderzeń produkują więcej szarych protonów niż protony (mniejszy pocisk musi uderzyć bardziej centralnie)

21 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 21 Oddziaływanie h A – pomiar liczby szarych protonów NA49 centrality detector Licznik proporcjonalny otaczający tarczę 256 padów Licznik proporcjonalny otaczający tarczę 256 padów Włączony w system wyzwalania NA49 Włączony w system wyzwalania NA49

22 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 22 Produkcja protonów netto w pPb w zależności od centralności zderzenia dN/dx F dla różnej liczby zderzeń pocisku dN/dx F dla różnej liczby zderzeń pocisku ze wzrostem liczby zderzeń pocisku rozkład gęstości protonów netto przesuwa się w kierunku x F =0 ze wzrostem liczby zderzeń pocisku rozkład gęstości protonów netto przesuwa się w kierunku x F =0 znany efekt, myląco zwany stopping znany efekt, myląco zwany stopping

23 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 23 Czy można wydzielić wkłady pocisku i tarczy do rozkładów protonów netto w oddziaływaniach pPb? Pocisk z liczbą barionową netto równą 0: Już pokazane wyniki w skali log Konformalne przejście od p do Pb Spiętrzenie wkładu od tarczy : rośnie liniowo z liczbą zderzeń pocisku

24 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 24 Odjęcie zmierzonego wkładu od tarczy od rozkładu protonów netto Z e wzrostem centralności istotny wzrost przekazu liczby barionowej w kierunku x F =0 Wynik niezależny od modelu (oparty tylko na zachowaniu liczby barionowej) Wynik niezależny od modelu (oparty tylko na zachowaniu liczby barionowej)

25 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 25 Podsumowanie oddziaływań pPb Centralność zderzenia on-line Protony netto w funkcji liczby zderzeń Pierwszy raz wyznaczona faktoryzacja tarczy i pocisku – pomiar z bezbarionowym pociskiem Pierwszy raz wyznaczona faktoryzacja tarczy i pocisku – pomiar z bezbarionowym pociskiem Spiętrzenie wkładu od pocisku liniowe z liczbą zderzeń Spiętrzenie wkładu od pocisku liniowe z liczbą zderzeń Wkład od pocisku – w porównaniu z pp przesunięcie w stronę x F =0 rosnące ze wzrostem liczby zderzeń Wkład od pocisku – w porównaniu z pp przesunięcie w stronę x F =0 rosnące ze wzrostem liczby zderzeń

26 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 26 Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania pPb Oddziaływania PbPb Wyznaczenie centralności Wyznaczenie centralności Pomiar produkcji protonów i antyprotonów Pomiar produkcji protonów i antyprotonów Faktoryzacja Faktoryzacja Zależność wkładu od pocisku od centralności Zależność wkładu od pocisku od centralnościPodsumowanie

27 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 27 Oddziaływania PbPb mean collisions Centralność określona przez: n par uczestniczących nukleonówn par uczestniczących nukleonów zderzeń tychże zderzeń tychże Wyznaczona z pomiaru liczby cząstek naładowanych i modelu: para ulega średnio zderzeniom zderzeniom n par nukleon-nukleon uczestniczących w zderzeniu

28 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 28 Wyznaczenie gęstości protonów netto poprzez pomiar produkcji p i p dla różnych centralności

29 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 29 Czy można wydzielić wkłady pocisku i tarczy do rozkładów protonów netto w oddziaływaniach PbPb? można użyć symetrii PbPb do wyznaczenia wkładu od pocisku dla x F =0 dla x F >0.2 interpolacja między x F 0. i 0.2 Brak jądra bez barionów Podobnie jak dla pPb przekaz liczby barionowej rośnie w kierunku x F =0 Efekt mniejszy niż dla pPb przy zbliżonej liczbie zderzeń

30 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 30 Podsumowanie oddziaływań PbPb Centralność zderzenia: n par uczestników Centralność zderzenia: n par uczestników z derz ających się średnio razy z derz ających się średnio razy Pomiar produkcji protonów i antyprotonów Pomiar produkcji protonów i antyprotonów Wkład od pocisku wyznaczony dla x F =0 i x F >0.2 Wkład od pocisku wyznaczony dla x F =0 i x F >0.2 Brak bezbarionowego pocisku Brak bezbarionowego pocisku Syme t ria i ograniczony przepływ między półkulami Syme t ria i ograniczony przepływ między półkulami Ze wzrostem centralności silniejsze przesunięcie liczby barionowej w kierunku x F =0 Ze wzrostem centralności silniejsze przesunięcie liczby barionowej w kierunku x F =0 Dla tej samej liczby zderzeń efekt mniejszy niż dla pPb Dla tej samej liczby zderzeń efekt mniejszy niż dla pPb

31 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 31 Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania pPb Oddziaływania PbPb Podsumowanie – czego możemy nauczyć się z danych? porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych rozpad kaskadowy rezonansów możliwym źródłem przekazu liczby barionowej rozpad kaskadowy rezonansów możliwym źródłem przekazu liczby barionowej

32 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 32 Porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych Dyfrakcja: Dyfrakcja: pp: 15% zderzeń pp: 15% zderzeń pA: prawd. kolejnych zderzeń dyfrakcyjnych: (0.15) 10 -5 pA: prawd. kolejnych zderzeń dyfrakcyjnych: (0.15) 10 -5 15% najbardziej centralnych 15% najbardziej centralnych pp: 15% zderzeń pp: 15% zderzeń pA: prawd. choć jednego centralnego 1-(0.85) 0.56 pA: prawd. choć jednego centralnego 1-(0.85) 0.56 =5 pp – dane minimum-bias (nie ma selekcji centralności) pA i AA: w porównaniu z proton-proton wzbogacone o centralne zderzenia hadronów

33 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 33 Porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych Czy jest związek między centralnością zderzenia pp i protonem w stanie końcowym? Jak wyznaczyć centralność ? Jak wyznaczyć centralność ? Li czba pionów Li czba pionów Przekaz l. b. w pp, pA, AA zależy od centralności Jaka jest przyczyna przekazu liczby barionowej? Ze wzrostem centralności x F protonu maleje.Ze wzrostem centralności x F protonu maleje. Protony w proton- proton po odjęciu piku dyfrakcyjnegoProtony w proton- proton po odjęciu piku dyfrakcyjnego

34 P.SzymańskiPrzekaz liczby barionowej 34 Kaskadowy rozpad rezonansów możliwym źródłem przekazu liczby barionowej Wzbudzony układ hadronowy z liczbą barionową Wzbudzony układ hadronowy z liczbą barionową Rozpadający się na obiekty o zbliżonych masach : Rozpadający się na obiekty o zbliżonych masach : Większa centralność: silniejszy przekaz l.b. Większa centralność: silniejszy przekaz l.b. Praca nad zbadaniem ilościowym w toku Praca nad zbadaniem ilościowym w toku N*(1720) p(938) ( 770 ) 75% p(938) (140) 10% M(>2GeV) p p (LEAR)