Изучение взаимодействий тяжелых ионов в эксперименте ФЕНИКС, последние результаты В.Г.Рябов, В.М. Самсонов (ПИЯФ) коллаборация коллаборация. - презентация

1 Изучение взаимодействий тяжелых ионов в эксперименте ФЕНИКС, последние результаты В.Г.Рябов, В.М. Самсонов (ПИЯФ) коллаборация коллаборация

2 Ускорительный комплекс RHIC RHIC NSRL LINAC Booster AGS Tandems STAR PHENIX PHOBOS RF BRAHMS Achieved peak luminosities (100 GeV): Au–Au cm -2 s -1 p –p cm -2 s -1

3 Предмет исследования Свойства ядерной материи в условиях экстремально высокой плотности энергии QCD предсказывает фазовый переход при температуре Т с = 170 МэВ (10 12 К, ~ 1 ГэВ/фм) из адронной материи в КГП. RHIC предназначен для изучения явлений и процессов, возникающих в результате цветового деконфаймента и/или восстановления киральной симметрии, связанных с образованием КГП при взаимодействии тяжелых релятивистских ядер. Продолжение программы по изучению взаимодействий тяжелых релятивистских ядер, начатой в 1986 году на синхротронах AGS и SPS. Важно для понимания эволюции Вселенной, состояния вещества в звездах, проверки КХД

4 Высокоскоростная система DAQ (>5kHz) Буферизация событий (95% live) LVL1 триггер (MuID и ERT) OnCal калибровки LVL2 триггер отбора редких событий Центральный магнит (Ижорский завод) Дрейфовые камеры (ПИЯФ, Гатчина) Три слоя падовых камер Черенковский детектор кругового действия (RICH) Электромагнитный калориметр: PbSc (ИФВЭ, Протвино) PbGl (РНЦ Курчатовский институт) ТЕС TOF AGEL (ОИЯФ, Дубна) Muon Arms Эксперимент PHENIX < < x 90 o 1.2 < < x 360 o NIM A499, p , 2003

5 Сталкиваемые пучки p+pd+AuAu+AuCu+Cu 200 GeV 130 GeV 62.4 GeV 22.4 GeV Reference? Измеряемые частицы:, e,, h ±,, K,,,,, p, J/,, Y...

6 Энергетические потери партонов, спектры рождения частиц в области больших поперечных импульсов

7 Адроны в p+p, s = 62, 200 ГэВ Рождение адронов измерено в широкой области импульсов ( ГэВ/c) в различных каналах распада. Используются в качестве базовых для сравнения с более тяжелыми взаимодействующими системами. В области p T > 2 ГэВ/с согласуются с вычислениями пертурбативной КХД. 19% norm uncertainty Phys. Rev. D 79, (2009)Phys. Rev. D 76, (2007)

8 R dA, d+Au, s NN = 200 ГэВ Peripheral CollisionCentral CollisionSemi-Central Collision 100% Centrality 0% Избыточный выход адронов в центральных d+Au столкновениях эффект Кронина. Избыток ~ 20% для всех мезонов и ~ 50% для барионов. Рекомбинация партонов в конечном состоянии ??? R. Hwa et al., Phys. Rev. Lett 93, (2004)

9 R AA, Au+Au, s NN = 200 ГэВ Выход легких мезонов подавлен в ~ 5 раз в области p T = 5-20 ГэВ/с. Выход прямых фотонов не подавлен до 14 ГэВ/с. Фотоны в центральных Au+Au при p T > 14 ГэВ/с испытывают подавление может быть объяснено эффектом Кронина и изоспиновым эффектом Vitev, nucl-th/ v1, Run7 PHENIX preliminary

10 R AA, Au+Au, s NN = 200 ГэВ В области больших поперечных импульсов p T > 5-7 ГэВ/с выход всех адронов (а также электронов от распада c, b – мезонов) подавлен приблизительно в 4-5 раз. В области промежуточных поперечных импульсов 2-5 ГэВ/с наблюдается избыток барионов, меньшее подавление для K,, e HF, чем для,.

11 PRELIMINARY p/ увеличивается с возрастанием центральности столкновений, p T < 5 ГэВ/с. При p T > 5-7 ГэВ/с разница в выходах мезонов и барионов исчезает. PRELIMINARY p/ и R AA (h ±,, ), Au+Au, s NN = 200 ГэВ

12 0 Измерения в Cu+Cu позволяют с меньшими неопределенностями изучить область центральностей N part

13 Анизотропия в выходе частиц в области больших поперечных импульсов

14 v2, Au+Au, s NN = 200 ГэВ Эллиптический поток, v 2, больше нуля и слабо зависит от поперечного импульса при p T > 5-7 ГэВ/с arXiv:

15 N part R AA R AA (p T, ) для 0, Au+Au, s NN = 200 ГэВ R AA слабо зависит от центральности столкновений вне плоскости реакции при малых p T. R AA стремится к одному значению при p T >>1 для частиц вне и в плоскости реакции.

16 S.Bass et al, arXiv: R AA (p T, ) для 0, Au+Au, s NN = 200 ГэВ сравнение с теорией Теоретические модели как правило корректно воспроизводят зависимость интегрального R AA от p T при p T > 5 ГэВ/с.

17 R AA (p T, ) для 0, Au+Au, s NN = 200 ГэВ сравнение с теорией Описание R AA (p T, ) более проблематично. ASW обеспечивает наилучшее согласие, q-hat > 10 ГэВ 2 /фм

18 Эллиптический поток

19 Плоскость реакции X Z Y PxPx PyPy PzPz Происхождение: пространственная анизотропия образующейся системы многократное рассеяние частиц в эволюционирующей системе, градиенты плотности импульсная анизотропия Измерение: Измеряется угловое распределение частиц относительно плоскости реакции. Эллиптический поток (v 2 ) v 2 - второй коэффициент в разложение углового распределения частиц в ряд Фурье

20 v 2, KE T и KE T /n q зависимости Поперечная кинетическая: KE T = m T - m, m T 2 = p T 2 + m 2 KE T масштабирование работает отдельно для барионов и мезонов при промежуточных p T. KE T /n q масштабирование работает при KE T /n q < 1 ГэВ. Позволяет предположить, что поток развивается на партонном уровне. KE T /n q масштабирование нарушается при больших KE T.

21 PHENIX Preliminary v 2 /n q v 4 /(n q ) 2 KE T /n q масштабирование одинаково хорошо работает для v4. V 4 = k·(v 2 ) 2 независимо от типа частицы. v4, KE T и KE T /n q зависимости

22 V2 и V4V2 и V4V2 и V4V2 и V4 Измерения для различных методик измерения RP согласуются. Измерения v 4 /(v 2 ) 2 могут использоваться для определения степени согласия измерений с гидродинамическими расчетами и определения транспортных коэффициентов. Ollitrault et al, arXiv:

23 Тяжелые ароматы (c,b)

24 Измерения в ФЕНИКСе D и B мезоны полностью не восстанавливаются из-за невозможности локализации вторичной вершины распада (VTX будет только в 2011) Свойства таких частиц изучаются через измерение выхода лептонов (e HF, HF ) от полулептонных распадов.

25 R AA (e HF ), p+p, Au+Au, s NN = 200 ГэВ Учтены вклады J/, Y в выход e HF от полулептонных распадов c, b – частиц. Улучшилось согласие с FONLL расчетами. R AA не изменился сраним с подавлением легких мезонов при p T >> 1. Полное сечение: σ c-cbar = 567 ± 57 (стат) ± 193 (сист) мкбн.

26 R AA ( HF ), Cu+Cu, s NN = 200 ГэВ Выход HF подавлен в центральных столкновениях. Признаки большего подавления, чем для e HF в области малых быстрот аналог ситуации с J/ ??? Phys. Rev. Lett. 98, (2007)

27 Разделение c и b - вкладов Вклад от b – кварков становится доминирующим при p T > 4 ГэВ/с. Полное сечение: σ b-bbar = (стат) (сист) мкбн Важно для сравнения с расчетами и понимания ситуации. Определяется через M inv для (eK) пар разного знака, 0.4 < M eK < 1.9 ГэВ/с 2. Фон оценивается черех M inv для (eK) пар одного знака, коррекции на аксептанс из Монте-Карло. Результат апроксимируется вкладами от c и b, определенными из PYTHIA(EVTGEN). Phys. Rev. Lett. 103, (2009)

28 Разделение c и b из диэлектронов После вычитания всех адронных вкладов возникает возможность оценить вклады от c и b модельно зависимым способом (PYTHIA). Достигается хорошее согласие с предыдущими измерениями: σ c-cbar = 518 ± 47 (стат) ± 135 (сист) 190 (мод) мкбн σ b-bbar = (стат) (сист) мкбн Physics Letters B 670, 313 (2009)

29 Заключение Эллиптические потоки: –Получены новые данные для v 2 и v 4, которые позволяют изучать эффекты масштабирования, вносят вклад в измерение /s среды Энергетические потери: –R AA для и тяжелых c,b – частиц требуют своего описания и вносят ограничения для существующих моделей Азимутальная анизотропия при больших p T : –Дополняют измерения R AA, дальнейшие ограничения для моделей энергетических потерь с, b – физика: –Выход e HF и HF согласуется с FONLL –Удалось разделить вклады от c и b – частиц –Выход тяжелых частиц в области больших p T подавлен также как и для легких мезонов.