Эксперимент ALICE в 2012 году Е. Крышень Научная сессия ОФВЭ 25 декабря 2012

Contents ALICE data taking in 2012 PNPI in ALICE data taking PNPI in ALICE data analysis – J/ in Pb-Pb UPC with muon arm – J/ in Pb-Pb UPC with central barrel – Preparation to J/ in p-Pb UPC –ω π + π - π 0 – φ K + K - w/o PID –,f 0 π + π - Future plans and upgrade perspectives PNPI in ALICE upgrade Conclusions …. Major heavy ion results will be discussed after lunch Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 2

ALICE experimental setup Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 3 Detector: Length: 26 meters Height: 16 meters Weight: 10,000 tons Collaboration: > 1000 Members > 100 Institutes > 30 countries Central Barrel 2 tracking & PID < 1 Muon Spectrometer -2.5 > > -4 V0 (centrality) : -1.7– -3.7, 2.8–5.1 T0 (timing) ZDC (centrality) FMD (N ch -3.4

Data taking in 2012 Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 4 Typical filling scheme: 50ns_1374_1368_0_1262_133bpi12inj: 0 colliding bunches in ALICE! Main-satellite collisions: low pile-up (μ 3 orders of magnitude less than in CMS/ATLAS. Satellite population enhanced starting from October. Lumi up to 10 Hz/ub Background issues: often impossible to bring up detectors due to high beam-gas interaction rate Had to wait several hours after declaration of stable beams Beam structure main bunch Satellite at 25 ns

ALICE Data taking harvest Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 5 Data taking in 2012 Long p-p run at 8 TeV: minimum bias for soft physics and D-mesons (300M events) High-multiplicity neutral jet, charged jet,, electron di-muon, single muon (~4 pb -1 ) ultra-peripheral 1 day p-Pb pilot run (1.8 M min. bias) 3 papers already submitted (multiplicity, R pA, dihadron correlations) Plan for 2013: p-Pb, Pb-p measurements (above 30 nb -1 expected)

PNPI in ALICE data taking Участие в поддержке работоспособности мюонной трекерной системы Участие в ремонтных работах во время новогоднего перерыва (2 человеко-месяца) Отработано 70 смен на уровне эксперта Участие в работе триггерной группы Отработано 23 смены на уровне эксперта по центральному триггерному процессору Участие в координации триггерной системы ALICE: – разработка стратегии ALICE триггера – подготовка триггерных меню для pp2012, pilot pA, pA2013 – разработка и поддержка триггерной базы данных – координация относящихся к триггеру проблем в анализе – анализ набранной и планируемой триггерной статистики Участие в поддержке системы онлайн-мониторинга качества данных (DQM) Отработано 42 смены на уровне эксперта Разработка и поддержка мониторинга триггерных данных Участие в наборе данных X DAQ and DQM shifts Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 6

J/ψ in UPC with muon arm Ultra-peripheral (UPC) heavy-ion collisions: impact parameter b larger than sum of the two radii 2R hadronic interactions strongly suppressed high photon flux ~ Z 2 high σ for γ-induced reactions Coherent J/ψ cross-section sensitive to nuclear gluon shadowing Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 7 Pb

J/ψ in UPC with muon arm Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 8 ALICE Internal Note 2012: J. Adam, V. Canoa, J. G. Contreras, E. Kryshen, M. Rodriguez and J. D. Tapia Takaki. Coherent J/psi photoproduction in ultra-peripheral Pb-Pb collisions at s NN = 2.76 TeV. Preprint (accepted in PLB): B. Abelev et al (ALICE collaboration). Coherent J/ψ photoproduction in ultra-peripheral Pb-Pb collisions at s NN =2.76 TeV. e-Print: arXiv: [nucl-ex] Data in good agreement with pQCD models which include gluon shadowing

Luminosity for central barrel UPC Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 9 ALICE internal note submitted: C. Mayer, E. Kryshen. Luminosity Determination for Central Barrel UPC Triggers in Pb-Pb runs Central barrel UPC triggers: in 2010, J/ in 2011 Involve vetoes on V0A and V0C (forward and backward scintillators) + minimal requirement in SPD and TOF SPD and TOF triggers suffer from afterpulses and remnants from previous PbPb collisions high rate of spurious triggers nontrivial dependence on filling scheme difficult to estimate integrated lumi with standard methods Special luminosity determination method developed Trigger simulation package has been developed to emulate real data taking environment Systematic uncertainties carefully evaluated Dead time effects well understood, systematic uncertainties below 1%

J/ψ in UPC with central barrel Both J/ψ μμ, J/ψ ee Extracted contributions from μμ and contamination from ψ and incoherent J/ ψ Preliminary results consistent with EPS09 nPDFs. Evidence for the strong nuclear gluon shadowing Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 10

Analysis of UPC results Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 11

Analysis of UPC results Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 12 ALICE internal note submitted: E. L. Kryshen, M. B. Zhalov. Evidence for the strong nuclear gluon shadowing from the ALICE measurement of the ultra-peripheral J/ψ production at central rapidity at s NN = 2.76 GeV. Nuclear suppression factor: Suppression factor in Starlight much weaker cross section predicted. Suppression factor in LO pQCD: Strong nuclear shadowing: in agreement with LTA, HIJING2.0 b-dependent parameterization and central set EPS09LO

pA physics potential: J/ψ in UPC Evgeny Kryshen 13 High flux from Pb large cross section of J/ψ photoproduction on p Allows to study gluon PDFs in proton up to very small x (~10 -5 ): Gluon PDF up to x~10 -4 extracted from J/psi photoproduction at HERA. UPC J/psi production measured in CDF at midrapidity (x~10 -3 ). Consistent with HERA results. p-PbPb-p σ tot (5030 GeV) ~ 55 ub L int = 30 nb -1 99k J/psi decays No two fold ambiguity: small contribution from J/psi produced on Pb: can be removed by pt cut 3 options: Forward: both muons in the muon arm Central: Both muons/electrons in the barrel Semi-forward: one muon in the muon arm, second in the barrel Wide x coverage: MC generator (model by Zhalov et al) developed Realistic simulations performed Trigger strategy proposed for 3 options

and φ: motivation and φ: motivation In pp: Measurement of / contributes to precision tests of the pQCD at high p T, currently available parameterizations for fragmentation functions. / is an important component of different cocktails crucial for HF lepton and direct studies. / results can also be used for tuning of the MC generators of hadronic interactions used in HEP. In AA: High-pt (> 7 GeV/c): particle production dominated by jet fragmentation. ALICE: π/K/p - indications of no modification of jet fragmentation functions + strong charm suppression same as π/K/p… and φ valuable input for jet quenching chemistry. Intermediate pt (2-7 GeV/c): complicated picture: bulk production from recombination (hydrodynamics, flow) + jet fragmentation. Hierarchy of R AA and v 2 for identified particles sensitive to recombination mechanisms (thermalized quarks, hadrons?). Identified particle flow: mass ordering, NCQ scaling at high pt? Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 14

π 0 π + π - in 7 TeV π 0 π + π - in 7 TeV Analysis based on minimum bias data from pp 2010 First analysis in ALICE combining charged particle tracking and EMC: π + π - in central barrel (ITS, TPC), π 0 in PHOS Invariant differential production cross section extracted up to 16 GeV/c / 0 ratio: no p T dependence, no dependence on collision energy (from few GeV up to 7 TeV) Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 15 Analysis note: M. Malaev, V. Riabov and Yu. Riabov. Omega production measured in the π 0 π + π - channel in pp collisions at 7 TeV

Work in progress… PbPb2011 and 2.76 TeV – work in progress Decay channels involving reconstructed in calorimeters allows to cover much higher p T range not accessible for identified charged particles trigger allows to integrate much higher luminosity than accessible by minimum bias trigger (PHOS trigger in pp2012 very promising) Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 16 Main interest: D π 0 Kπ Reconstruction of charged decays of D mesons is based on minimum bias data sample limited p T reach (no chance to extend it before LS2) trigger allows to extend D-meson pt reach study charm suppression at high p T

φ K + K - w/o PID Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября TeV (PbPb reference) Very preliminary results φ h + h -. No PID requirement allows to extend pT reach Invariant differential production cross section extracted up to 18 GeV/c Consistent with results obtained with PID and PHENIX data PHENIX ALICE 7 TeV with PID ALICE φ w/o PID

,f π + π -,f π + π - Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 18 Мотивация: Измерение выходов ρ и f0 мезонов позволяет улучшить настройку моделей, основанных на КХД Модификация ширины и массы резонансов может сигнализировать о частичном восстановлении киральной симметрии; Фактор ядерной модификации f0 резонанса чувствителен к его кварковой структуре; p T > 3-4 GeV/c M ππ (GeV/c 2 ) f0f0 f2f2 ω K

,f π + π - : results,f π + π - : results Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 19 Статус: Проанализированы данные pp 2010 года; Анализ распределения по инвариатной массе проводился с использованием коктейля частиц (ρ, f 0, f 2, ω 3π, ω 2π, K); Проведено MC моделирование, получены распределения эффективности vs p T Получены значения для масс, ширин и выходов частиц для ρ, f 0 и f 2 -мезонов в диапазоне по поперечному импульсу от 0.2 до 10 ГэВ/с 2 ; Планы: Анализ данных 2011 года ТэВ и Получение факторов ядерной модификации;

LHC and ALICE schedule LHC Phase : long run with p-p collisions at 7 TeV, 1 month/year Pb-Pb 2012: long run with p-p at 8 TeVwe are here 2013: 1 month p-Pb control measurement LHC LS1 (long shutdown 1) : LHC consolidation and training ALICE detector completion and upgrades LHC Phase : p-p and Pb-Pb at full energy (+ probably Ar+Ar, p-Pb) start ALICE upgrade during last p-p run before LS2 (optional) LHC LS2 2018: LHC luminosity upgrades ALICE detector upgrades LHC Phase : p-p and Pb-Pb at full energy at High-Luminosity LHC Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 20

ALICE LS1 upgrade Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября /3 DCal SM complete PHOS (PWO) complete TRD consolidate jet capability by introducing EMCal (DCAL) at opposite position to the current EMCal 4 PHOS SM DCAL Full TRD 4 PHOS

ALICE LS2 upgrade strategy Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 22 Goal: multi-dimensional, low p T obsevables with unprecedented stat. and syst. accuracy: Record 100 times more statistics: (10 nb -1 ), O( ) central collisions – LHC rate after upgrade up to 50 kHz Pb-Pb (i.e. L ~ 6x10 27 cm -1 s -1 … factor 10 more) – present ALICE: < 500Hz at 50% trigger dead time in realistic trigger setup, only 10% of min.bias can be recorded – need to record all minimum bias (pipeline, continuous readout) … no trigger! – requires high-rate upgrade for the detectors (including MWPC GEMs in TPC) – requires new DAQ and HLT systems Improve vertexing and tracking at low p T : – new, smaller radius beam pipe – new inner tracker (ITS) Plan: run 6 years with upgraded detector, i.e. until 2026 including low B-field run & p-A control run Also extending physics scope is under discussion: VHMPID: new high momentum PID capabilities MFT: b-tagging for J/ψ, low-mass di-muons FoCAL: low-x physics with identified /π 0 LoI completed and endorsed by LHCC

PNPI in ALICE upgrade Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 23 MFT: Разработка поддержки пучковой трубы Предложенная конструкция поддержки, крепится на TPC и фиксирует положение трубы с помощью конусоподобной консоли В таком подходе МФТ может быть легко извлечен вслед за ITS, таким образом будет доступен во время коротких (рождественских) остановок БАК Поддержка предусматривает возможные поперечные смещения поглотителя мюонного спектрометра до +/-10 мм, причем результирующие деформации трубы не превысят заданные 1 мм Поддерживающий конус планируется изготовить из Российского бериллия Участие в модернизации триггера Подготовлена нота: E. Kryshen and B. von Haller, Detector readout time and event size Оценка скоростей счета и триггерного меню после модернизации Разработка требований на Центральный триггерный процессор

Conclusions ALICE performance in pp2012: –… could be better –looking forward to pA2013 data –clear upgrade strategy, promising perspectives Good performance and visibility of ALICE-PNPI team: –Experts in muon tracker, trigger, DQM –Long-anticipated analysis on J/ production in PbPb UPC completed –looking forward to interesting physics in pA UPC –Preliminary results on π 0 π + π - in pp approved by ALICE –Finalizing results on φ,, f 0 in pp –Next steps:, φ in PbPb;, D π 0 Kπ with PHOS trigger –5 internal notes –> 70 talks at internal meetings Е. КрышеньНаучная сессия ОФВЭ, 25 октября 24