Научная сессия ученого совета ОФВЭ ПИЯФ 27 декабря 2011 Е. Крышень Эксперимент ALICE в 2011 году

2 Статус эксперимента ALICE Научная сессия ученого совета ОФВЭ ПИЯФ 28 декабря 2010 Е. Крышень Проектная светимость pp: 5x10 30 cm -2 s -1 Аксептанс: -4 < η < 5 Аксептанс трекинга: Центральный баррель: |η|

pp: L ~ 2 Hz/ub (100 kHz) µ ~ 0.3 (кол-во столкновений/банч-кроссинг) 1522 ч стабильных пучков (23.5%) Интегральная светимость ~ 5 pb -1 ~10раз больше, чем в 2010 году ~1000 раз меньше, чем в ATLAS/CMS Типичная схема столкновений: 50ns_1380b+1small_1318_39_1296_144bpi Очень большой фон от beam-gas событий 3 Data taking in 2011 PbPb: Триггеры: min. bias центральный и полуцентральный триггер мюонный триггер. EMCAL – jets and high-pt gamma. PHOS – pi0. ультрапериферический триггер (баррель + мюонное плечо) Типичная схема столкновений: 200ns_358b_356_336_0_24bpi15inj_IONS Светимость: до ~400 Hz/b Интегральная светимость ~ 144 ub -1 (в 14 раз больше, чем в 2011 г.)

4 pp papers 1.Femtoscopy of pp collisions at sqrt{s}=0.9 and 7 TeV at the LHC with two-pion Bose-Einstein correlations. e-Print: arXiv: [hep-ex]. 2.Strange particle production in proton-proton collisions at sqrt(s) = 0.9 TeV with ALICE at the LHC. Eur. Phys. J. C71, 1594 (2011). 3.Production of pions, kaons and protons in pp collisions at sqrt(s)= 900 GeV with ALICE at the LHC. Eur. Phys. J. C71, 1655 (2011) 4.Rapidity and transverse momentum dependence of inclusive J/psi production in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV. Phys.Lett. B704, 442 (2011) 5.J/psi polarization in pp collisions at sqrt(s)=7 TeV. e-Print: arXiv: [hep-ex]. 6.Light vector meson production in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV. e-Print: arXiv: [nucl-ex] 7.Underlying event measurements in pp collisions at sqrt(s) = 0.9 and 7 TeV with the ALICE experiment at the LHC. e-Print: arXiv: [hep-ex] Work in progress: multi-strange hyperons K0 femtoscopy resonances J/psi vs mult D mesons single muons and electrons from charm and beauty transverse sphericity neutral mesons dihadron correlations Exclusive J/psi in pp

5 Спектр J/psi в pp Анализ основан на данных 2010 года. Рассмотрено два канала: J/psi ->μμ (2.5

6 Поляризация J/psi: результаты Угловая зависимость сечения векторной частицы в общем случае: = -1 = 0 2 λ θ = 0 – No polarization λ θ > 0 – Transverse polarization λ θ < 0 – Longitudinal polarization Обычно интегрируют по азимутальному углу и рассматривают распределение по соs θ: Можно также рассмотреть зависимость от азимутального угла: y z x C-S μ+μ+ p proj p targ Υ Collins-Soper J/ y z x H μ+μ+ p proj p targ Υ Helicity J/ bisector of the angle between proj. and (-) target in the quarkonium C.M. frame. Direction of the quarkonium in the C.M. frame of the collision.

7 Поляризация J/psi NrQCD LO: поперечная поляризация для больших pt В CDF наоборот: небольшая продольная поляризация при больших pt NrQCD NLO: значительные поправки к pt-спектрам, поляризация до конца не изучена, в синглетном канале получена продольная поляризация ~ -0.6 при pt ~ 5 GeV/c. S-волновой октетный вклад, наоборот дает большую поперечную поляризацию. Анализ ALICE основан на данных pp 2010 Поляризация изучена в двух системах отсчета: Helicity and Collins-Soper Полученная поляризация близка к нулевой Необходимо дальнейшее улучшение теоретических расчетов (p-волновой октетный вклад, вклад ψJ/ψ, χc J/ψ)

8 PbPb papers Work in progress: flow (directed, higher-harmonic, high-pt, identified particles,nonflow) pt and net charge EbE fluctuations pi femtoscopy vs centrality EM dissociation with ZDC J/psi, single muon, D meson RAA Background fluctuations for the jet reconstruction high-pt vs centrality Pi0 in PbPb J/psi and rho in ultra-peripheral collisions 1.Suppression of charged particle production at large transverse momentum in central Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys. Lett. B 696, 30 (2011). 2.Two-pion Bose-Einstein correlations in central PbPb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys.Lett. B696, 328 (2011) 3.Centrality dependence of the charged-particle multiplicity density at mid-rapidity in Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys. Rev. Lett. 106, (2011). 4.Higher harmonic anisotropic flow measurements of charged particles in Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys. Rev. Lett. 107, (2011) 5.Particle-yield modification in jet-like azimuthal di-hadron correlations in Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. e-Print: arXiv: [nucl-ex]. 6.Harmonic decomposition of two-particle angular correlations in Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. e-Print: arXiv: [nucl-ex].

9 Множественность заряженных частиц проектная множественность: до dN/dη ~ 8000 зч ТэВ: dN/dη = (stat) 76 (syst) Всего ~30000 частиц на центральное событие, в ~ 400 раз больше чем в pp Множественность на нуклон-нуклонное столкновение в 1.9 раз больше чем в pp Множественность в 2.2 раза больше чем на RHIC при 0.2 ТэВ Множественность растет с энергией быстрее в AA (s 0.15 ), чем в pp (s 0.11 ) Отличное согласие с ATLAS и CMS Зависимость от центральности оказывается практически одинаковой для 2.76 и 0.2 ТэВ (несмотря на то, что для LHC предсказывались намного более сильные эффекты ядерной модификации, зависящие от прицельного параметра) из глауберовских расчетов

10 Размер среды и время жизни из пионных HBT корреляций Размер среды и время жизни: R side ~ R out ~ 6 fm ~ R Pb R long ~ 8 fm Объем 2 x RHIC ( 300 fm 3 ) Время жизни % (> 10 fm/c ~ 3x s) Размер среды и время жизни: R side ~ R out ~ 6 fm ~ R Pb R long ~ 8 fm Объем 2 x RHIC ( 300 fm 3 ) Время жизни % (> 10 fm/c ~ 3x s) RHIC Объем (при заморозке) Время жизни (от столкновения до заморозки) x 2 +40% Трехмерная корреляционная функция:

11 Эллиптические потоки заряженных частиц Эллиптический поток на LHC как функция p T : Практически не зависит от энергии Предсказания гидродинамики подтвердились Для изучения эффектов начального состояния, извлечения значения вязкости и уравнения состояния, требуются более детальные исследования Гидродинамика: - начальное состояние - свойства жидкости (уравнение состояния: P(ε), ε(T), вязкость) Изучение эллиптических потоков – лучший способ проверки гидродинамических моделей

12 Анизотропные потоки: вклад гармоник v n σ - flow fluctuations δ - non-flow correlations При наличии флуктуаций в начальном состоянии в разложении углового распределения появляются нечетные гармоники: v 3 – треугольный поток v 3 слабо зависит от центральности В центральных столкновениях v 3 ~ v 2 v 3 в согласии с моделью Глаубера (η/s ~ 0.08) v 3 {4} < v 3 {2} – флуктуации!

Потоки и двухчастичные корреляции Двугорбая структура (aka 'Mach Cone') в ультра-центральных столкновениях Вся корреляционная структура хорошо описывается пятью коэффициентами: v 1 - v 5 (для |η|>0.8) v 3 численно важен (v 3 v 2 для ультра-центральных столкновений) Форма 'Mach Cone' и 'Near Side Ridge' плавно изменяются с v 2 и v 3 2 Particle correlation C( Projection on for > 0.8 'Near Side Ridge' broad away side structure v2v2 v3v3 > 0.8 v 1 +v 2+ v 3+ v 4+ v 5 13

14 Азимутальные корреляции в событиях со струями Гашение струй с большим leading-pt > 100 GeV/c в ATLAS и CMS. Струи с pt < 50 GeV/c намного сложнее реконструировать из-за фона, связанного с underlying event. Альтернативный метод в этой области – изучение азимутальных корреляций 14M events Pb-Pb LHC10h, 37M events pp LHC11a – 8 < pt,trig < 15 GeV/c – 3 < pt,assoc < 10 GeV/c подавление away-side ~ 50% усиление near-side ~ 20%! 1/N trig dN assoc /d ALICE, arXiv: Interpretations of near-side enhancement: RAA small (~0.2) for trigger pT range and rising with pT - Using RAA as a measure of the parton energy loss, partons at higher pT less suppressed - Parton distribution biased towards higher pT I AA > 1 Gluons couple stronger to the medium larger energy loss - Trigger particles predominantly from quarks - Quarks have a harder fragmentation ( larger) than gluons smaller associated yield 47 GeV 102 GeV 0-10% central

15 Спектры идентифицированных частиц Более жесткие pt-спектры (наибольший эффект для протонов). Отношения выходов частиц в PbPb обычно хорошо описываются в рамках статистического подхода: - тепловое равновесие с температурой T - выход частиц с массой m: ~ exp(-m/T) - + законы сохранения -> барионный химпотенциал - рождение странных кварков подавлено по отношению к легким -> вводится феноменологический параметр γ s < 1 T ~ 160 МэВ в pp и AA, γ s растет от ~0.6 в pp до в AA (strangeness enhancement). На LHC отношения выходов для странных и мультистранных адронов хорошо описываются в рамках стат. подхода, T(LHC) ~ T(RHIC) Выход протонов оказался занижен в ~ 1.5 раза по отношению к предсказаниям стат. подхода (возможно эффекты адронной фазы?) Fully inclusive p T ch = 163 ± 4 MeV μ B = 24 ± 4 MeV γ s = 0.99 ± 0.07 STAR

16 Подавление кваркония Подавление J/psi – классический признак образования КГП (впервые в 1987 на SPS) Сложности с интерпретацией из-за вклада ψJ/ψ, χ cJ/ψ. Подавление J/psi на SPS и на RHIC сравнимы по величине. Две интерпретации: - Только ψ и χc подавлены на SPS и RHIC, но не J/psi. - Подавление J/ψ + усиление рождения вторичных J/psi (из распада ψ и χ c ) за счет рекомбинации c кварков. На LHC эффекты рекомбинации должны быть намного более значительными ALICE: R AA ~ 0.5 (forward y), практически нет зависимости от центральности CMS: подавление для 2S и 3S состояний Υ более значительно, чем для 1S (в соответствии со сценарием деконфайнмента). SPS RHIC ?

17 Когерентное рождение J/psi в PbPb 2011 Мотивация: измерение глюонной плотности в ядрах Ультрапериферический триггер: мюон в мюонном плече + вето V0A Статистика 2010: ~ 2 ub -1 Разработан генератор когерентных J/psi. Предсказания отличаются ~ в 2 раза от STARLIGHT. Оффлайн анализ: вето в FMD, TPC, V0C. Оценка систематики из анализа «пустых» событий Произведен анализ эффективности реконструкции: % в зависимости от рана Рассмотрено два способа получения интегральной светимости: По количеству триггеров в ZDC По количеству MB триггеров Произведен предварительный отбор по числу нейтронов в ZDC В 2011 году набрана значимая статистика (несколько сотен J/psi) Exclusivity by vetoing on ALICE detectors ~ 8 units of rapidity both online and offline selections

18 Когерентное рождение J/psi в PbPb: перспективы на 2012 год Число UPC триггеров, набранных в ноябре 2011 года ~ в 10 раз больше, чем в 2010 году Набранная статистика соответствует ~ 300 когерентных J/psi На данный момент проанализировано ~ 50% полной статистики: - CMUP1-B triggers: MUON (0SML) + VZERO-C + Veto on VZERO-A - Reject events inside the VZERO beam gas window - Veto activity on VZERO-C outside muon acceptance - Exactly two tracks in the muon acceptance (2.5

19 Физика резонансов ( ρ π + π -, f 0 π + π - ) Мотивация: Измерение выходов ρ и f0 мезонов позволяет улучшить настройку моделей, основанных на КХД (PYTHIA и др.) Модификация ширины и массы резонансов может сигнализировать о частичном восстановлении киральной симметрии; Фактор ядерной модификации f0 резонанса чувствителен к его кварковой структуре; Статус: Проанализированы данные LHC10d (pp, 7ТэВ, pass2) и LHC10h PbPb, 2.76ТэВ, pass2); Получены значения для масс, ширин и выходов частиц для f0 и ρ- мезонов в 8 интервалах по поперечному импульсу (в pp); Получены первые результаты для PbPb (на данный момент с большими погрешностями и только для достаточно периферийных соударений); Проведено МК моделирование для анализа аксептанса, эффективности восстановления и т.д.(малая статистика); Планы: Анализ данных 2011 года; Метод смешивания событий для оценки фона для случая PbPb взаимодействия; Оценка систематической погрешности; Получение распределений факторов ядерной модификации; Анализ МК данных с восстановленными f0-мезонами;

20 Изучение pt спектров: 0 + -, 0 + -, 0, K s 0 0 Мотивация: гашение струй + эффекты рекомбинации - подавление выхода адронов с большими поперечными импульсами - избыточный выход барионов в области промежуточных поперечных импульсов - особый интерес представляет исследование различий pt спектров для легких, странных и очарованных адронов Измерение выхода при больших pt возможно c использованием каналов распада с 0 или в конечном состоянии: - TPC – измерение треков заряженных частиц - PHOS – регистрация нейтральных частиц: характерная ширина 0 ~ 4.5 МэВ, сегментация 2x2 см 2 (Возможно использование EMCAL для увеличения аксептанса, но разрешение сильно хуже: ширина 0 ~ 12 МэВ, сегментация 7.5x7.5 см 2 ) K s 0 0 Статус: Проанализированы данные pp 7 ТэВ (Min. bias 2010, PHOS trigger 2011) Получена оценка доступных диапазонов по pt: : до p t ~ 16 ГэВ - K s 0 0 : до p t ~ 10 ГэВ Проведено MC моделирование, получены эффективности регистрации, сложности с определением эффективности PHOS триггера Планы: Анализ данных PbPb 2011, набранных с PHOS триггером Исследование возможности регистрации распадов: D 0 0 K, D 0 0

21 Разработка программы онлайн-мониторинга триггерных данных Inputs – мониторинг скорости счета для 24-х триггерных входов L0 уровня; Busy – мониторинг времени считывания 18-ти детекторных подсистем; TRI – основная вкладка – мониторинг отношения скоростей счета различных триггерных классов и дополнительные автоматические проверки качества триггерных данных.

22 Список публикаций pp: 1.Strange particle production in proton-proton collisions at sqrt(s) = 0.9 TeV with ALICE at the LHC. Eur. Phys. J. C71, 1594 (2011). 2.Rapidity and transverse momentum dependence of inclusive J/psi production in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV. Phys.Lett. B704, 442 (2011) 3.Production of pions, kaons and protons in pp collisions at sqrt(s)= 900 GeV with ALICE at the LHC. Eur. Phys. J. C71, 1655 (2011) 4.J/psi polarization in pp collisions at sqrt(s)=7 TeV. e-Print: arXiv: [hep-ex]. 5.Femtoscopy of pp collisions at sqrt{s}=0.9 and 7 TeV at the LHC with two-pion Bose-Einstein correlations. e-Print: arXiv: [hep-ex]. 6.Light vector meson production in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV. e-Print: arXiv: [nucl-ex] 7.Underlying Event measurements in pp collisions at sqrt(s) = 0.9 and 7 TeV with the ALICE experiment at the LHC. e-Print: arXiv: [hep-ex] PbPb 1.Suppression of charged particle production at large transverse momentum in central Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys. Lett. B 696, 30 (2011). 2.Two-pion Bose-Einstein correlations in central PbPb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys.Lett. B696, 328 (2011) 3.Centrality dependence of the charged-particle multiplicity density at mid-rapidity in Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys. Rev. Lett. 106, (2011). 4.Higher harmonic anisotropic flow measurements of charged particles in Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. Phys. Rev. Lett. 107, (2011) 5.Particle-yield modification in jet-like azimuthal di-hadron correlations in Pb-Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. e-Print: arXiv: [nucl-ex]. 6.Harmonic decomposition of two-particle angular correlations in Pb--Pb collisions at sqrt(s_NN) = 2.76 TeV. e-Print: arXiv: [nucl-ex]. Other: 1.V.Rebyakova, M.Strikman, M. Zhalov, Coherent ρ and J/Ψ photoproduction in ultraperipheral processes with electromagnetic dissociation of heavy ions at RHIC and LHC, arXiv:hep-ph , 2011, направлено в журнал Physics Letters 2.C.A. Salagado … M.Zhalov et al. Proton-Nucleus Collisions at the LHC: Scientific Opportunities and Requirements. e-Print: arXiv: [hep-ph] 3.Я.А. Бердников, М.Б. Жалов, В.А. Ребякова. Жесткий померон Доннечи-Лендшоффа в когерентном фоторождении ρ мезонов при малых переданных импульсах. Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки (112).

23

24 Backup slides

25 Участники эксперимента от ЛРЯФ Смены в 2011 году – 133 смены: Участники эксперимента ALICE от ЛРЯФ: В. Самсонов, д.ф.-м.н., зав. лаб. М. Жалов, к.ф.-м.н., внс В. Никулин, к.ф.-м.н., снс Е. Крышень, нс М. Малаев, аспирант В. Иванов, к.ф.-м.н., снс М. Мифтахов, вед. инженер Е. Рощин, вед. инженер В. Рябов, д.ф.-м.н., внс Ю. Рябов, к.ф.-м.н., снс В. Баублис, к.ф.-м.н., снс Тип сменыЧисло смен Михаил МалаевDAQ+Trigger36 Крышень ЕвгенийPeriod run coordinator33.5 Никулин ВладимирМюонный спектрометр – Oncall50 Иванов ВладимирМюонный спектрометр – Oncall7.5 Рощин ЕвгенийМюонный спектрометр - Oncall6 Итого133

26 Мюонный спектрометр

27 Доклады ЛРЯФ в 2011 году V. Ryabov, Yu Riabov; First look at hadronic decays of eta, omega and Ks mesons... PWG-2 meeting: E. Kryshen. Starlight simulations. UPC meeting: E. Kryshen. Trigger DQM shifter tab Trigger group meeting: E. Kryshen. Acceptance + efficiency corrections. UPC meeting: E. Kryshen. Trigger on exclusive J/psi in pp. Trigger group meeting: E. Kryshen. Trigger DQM status. Trigger group meeting: E. Kryshen. Trigger DQM for shifters. Trigger group meeting: E. Kryshen. PRC weekly report. QA+RC weekly meeting: E. Kryshen. PRC weekly report. QA+RC weekly meeting: E. Kryshen. PRC weekly report. QA+RC weekly meeting: E. Kryshen. PRC weekly report. QA+RC weekly meeting: E. Kryshen. PRC weekly report. QA+RC weekly meeting: E. Kryshen. Report from run coordination. ALICE Technical board: E. Kryshen. Trigger DQM summary and update. Trigger group meeting:

28 Подавление рождения заряженных частиц при больших Pt Подавление частиц с высоким p t ( ~ лидирующие фрагменты струй) Минимальный R AA ~ 1.5 – 2 раза меньше, чем на RHIC R AA растет при p t > 7 ГэВ! Точность ограничена отсутствием референсных данных => необходимы данные 2.76 ТэВ! Data driven Interpolation 900 GeV & 7 TeV or using NLO for change in shape 7 TeV * NLO (2.76 TeV)/NLO(7 TeV)

29 Efficiency and PID plots Identified Particle p T K p) ITS dE/dx TPC dE/dx TOF

30

31

32 Heavy flavour work in progress

33 Quarkonia melting Y(3S)Y(2S) J/ Y T d /T c

34 R AA PLB 696 (2011) Extrapolated reference => large syst. error