Многоцелевой детектор (MPD) для ускорительного комплекса NICA Объединенный Институт Ядерных Исследований Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика. - презентация

1 Многоцелевой детектор (MPD) для ускорительного комплекса NICA Объединенный Институт Ядерных Исследований Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». В.Головатюк от имени коллаборации MPD/NICA

2 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 2 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Предложен концептуальный дизайн Многоцелевого Детектора (MultiPurpose Detector MPD) для изучения горячей и плотной материи в столкновениях тяжелых ионов с атомными массами в интервале A=1-197 при энергиях в системе центра масс s NN = 4-11 GeV ( +79 Au). Эксперимент на MPD планируется на будущем ускорительном комплексе со встречными пучками, коллайдере ионов NICA (Nuclotron –based Ion Collider fAcility), который будет построен на базе существующего в ОИЯИ Нуклотрона. Комплекс разработан на достижение средней светимости L = cm -2 s -1. Введение

3 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 3 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Научная мотивация Детальное исследование фазовой диаграммы сильновзаимодействующей материи в малоизученной области больших барионных плотностей: - фазовый переход (деконфайнмент) - исследование свойств смешанной фазы - характеристики КХД-диаграммы (критическая точка и восстановление киральной симметрии) LE-RHIC scan LE-RHIC scan NICA energy range NICA energy range

4 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 4 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Предлагаемые наблюдаемые Выходы частиц: инклюзивные спектры,множественности и отношения (K/π ) Флуктуации (множественности,, K/pi-отношения, net-baryon, и.т.д) Коллективные потоки (trasverse, direct (v1) and elliptic (v2) flow) Фемтоскопия Ди-лептоны и прямые фотоны Мультистранные гипероны и резонансы

5 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 5 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Проявление деконфайнмента в A+A соударениях NA49: аномалии в энергетической зависимости рождения частиц в А+А столкновениях Horn – максимум в отношении выходов каонов к пионам в А+А столкновениях при энергии 30 ГэВ/A Step - плато в энергетической зависимости наклонов в распределениях частиц по поперечному импульсу. NA45: повышенный выход ди-лептонов в А+А реакциях NA50: подавление выхода J/y в центральных A+A столкновениях RHIC: подавление струй, скейлинг при E = 62, 200GeV v 2 /n q ~ f ( p t /n q ) (не зависит от сорта адрона)

6 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 6 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий».

7 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 7 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Средняя множественность для центральных Au+Au событий (прицельный параметр b < 3 фм) вычисленная по URQMD

8 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 8 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Particle (mass) Multi- plicity decay mode BRRate kHz ε (%)yield (s -1 ) yield 1 year K + (494) · ·10 10 K - (494) · ·10 10 ρ (770)4.6e+e-e+e- 4.7· · ·10 5 ω (782)7.6e+e-e+e- 7.1· · ·10 5 φ (1020)0.26e+e-e+e- 3· · ·10 4 Ξ - (1321)0.1Λπ ·10 7 Ω - (1672)4.4·10 -3 ΛK-ΛK ·10 6 D 0 (1864)7.5·10 -6 K+π-K+π · J/ψ (3097)3.8·10 -6 e+e-e+e · Выход частиц при Au+Au соударениях с энергией s NN = 7.1 GeV (min. bias) Слайд взят из доклада P.Singer на Круглом столе в 2009 Данные представлены для светимости L = cm -2 s -1

9 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 9 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Распределения частиц по множественности при центральных столкновениях Au-Au

10 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 10 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Распределение по псевдобыстроте заряженных частиц, образованных в центральных соударениях Au+Au

11 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 11 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Au-Au collision at 9 GeV/n for three regions of pseudorapidity |η| < < η < 2.65 η > 2.65

12 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 12 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Должен работать в полях частиц высокой множественности должен перекрывать фазовое пространство: |η|

13 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 13 Общий вид MPD Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий».

14 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 14 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Основные размеры Центрального детектора

15 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 15 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Области перекрытия по псевдобыстротам

16 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 16 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Области перекрытия по псевдобыстротам

17 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 17 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Конкурентоспособность работающие эксперименты - STAR, Phenix at RHIC - NA49/NA61 at CERN - HADES at GSI в стадии подготовки: - ALICE at CERN - CBM at GSI приемущества MPD - оптимальный энергетический диапазон, область максимальной барионной плотности, - 4π геометрия - высокая эффективность идентификации и импульсное разрешение в широкой области аксептанса. (независимость аксептанса от энергии пучков)

18 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 18 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Объединенный институт ядерных иследований Институт ядерной физики, РАН, РФ Институт теоретической физики им.Боголюбова, НАН, Украина Институт ядерной физика при МГУ, РФ Институт теоретической и экспериментальной физики, РФ Санкт-Петербургский государственный университет, РФ Институт прикладной физики, АН, Молдова Институт ядерной физики и ядерной энергетики БАН, София, Болгария Институт сцинтиллирующих материалов, Харьков, Украина Государственное предприятие по науке и технологии, Исследовательский институт разработки аппаратуры, Харьков, Украина Центр физики частиц при Белорусском государственном университете Численность коллаборации ОИЯИ ~ 100 другие институты 39 Институты ОИЯИ 10 институтов из 5 стран Коллаборация постоянно растет Постоянное приглашение всем желающим участвовать в научной программе MPD/MICA. MPD Коллаборация

19 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 19 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Подгруппы MPD TPC - Ю.Заневский и др. ECal - И.Тяпкин, А.Ольшевский и др., TOF- В.Головатюк и др. Straw wheels- В.Пешехонов и др. ZCal - А.Курепин и др. CPC- Ю.Кирюшин и др. FFD- В.Юревич и др. BBC- Р.Зулькарнеев и др. DAQ- В.Слепнев, С.Базылев и др. IT- Ю.Мурин, В.Никитин и др. The CBM-MPD STS consortium … in IT silicon module development is well progressing Dubna GSI, Protvino Moscow Kharkov St.Peters- burg

20 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 20 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». TPC – новый подход Электроника, обеспечивающая прием данных ~ 6 kHz Максимальная прозрачность торцевых крышек Пространственное разрешение: σ z = 1 mm, σ x = 0.6 mm

21 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 21 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Точность восстановления точки столкновения первичных пучков, определенной по трекам в TPC Основные параметры трековой системы

22 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 22 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Идентификация частиц Разделение частиц по плотности ионизации в TPC TPC (ионизация) & TPC+TOF (реконструкция масс)

23 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 23 Параметры время-пролетной системы Эффективность идентификации и процент неверно определенных частиц для цилиндрической время-пролетной системы Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий».

24 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 24 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Схематическое изображение внутреннего кремниевого детектора Шаг стрипов = 100 мкм Угол наклона стрипов = 15 0 обеспечивает σ xy = 23μm and σ z =120 μm

25 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 25 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Neutral kaon & hyperon detection Neutral kaon & Lambda decays invariant mass reconstruction V 0 reconstruction

26 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 26 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Дополнительный передний трековый детектор на основе тонкостенных трубок straw. Эффективность восстановления трека в зависимости от псевдобыстроты. Вид элемента детектора с 6 слоями тонкостенных пропорциональных трубок диаметром 4 мм и длиной 60 см

27 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 27 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». ECAL – shashlyk type modules with APD readout (Набор пластин из свинца (0.275 мм) и пластического сцинтиллятора (1.5 мм), размер сборки 18Х 0 (40 см)) Площадь APD- 3x3 мм; Плотность пикселей в APD – 10 4 /мм 2 Energy resolution – 2.5%/Evis Time resolution - 80psec/Evis

28 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 28 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». CD assembly completed Rails Solenoid ECa l TOF TPC

29 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 29 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». График работ по MPD

30 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 30 Предложена конструкция детектора. Основные характеристики MPD (приемущества) Продолжается проработка Концептуального проекта ведутся методические проработки основных узлов детектора MPD коллаборация растет Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Заключение способность работать при высокой светимости высокая скорость приема данных герметичность детектора- высокая эффективность регистрации частиц в 4 геометрии возможен скан: -по энергии в наиболее интересном диапазоне, - от атомного номера сталкивающихся ядер, - изучение зависимости от прицельного параметра сталкивающихся ядер.

31 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 31 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий».

32 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 32 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Installation sequence & support structure Solenoid + ECal +TOF Solenoid + ECal +TOF+TPC ECal

33 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 33 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий».

34 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 34 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». TPC ECal ZDC TOF RPC EC Tracker 3 этапа сдачи установки в эксплуатацию 2 этап IT,EC-subdetectors 3 этап F-spectrometers (optional ?) 1 этап Цилиндрическая часть (TPC, Ecal, TOF) + ZDC, BBC, S-SC, …

35 В.Головатюк, ИТЭФ, Москва, 27 ноября 2009г. 35 Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Особенности регистрации Странность как сигнал КГП Λpπ - Ξ Λπ Ω ΛK Множественность образования частиц в центральном Au-Au столкновении E cms = 9GeV Ω ~ 0.02; λ ~ 7мм Λ ~ 20; λ ~ 30мм Моделирование Au-Au столкновений с использованием генератора LAQGSM показывает, что 10 7 событий рождения гиперонов странностью -2, -3 может быть зарегистрировано за 3 месяца работы системы NICA/MPD.