Изучение взаимодействий тяжелых Изучение взаимодействий тяжелых ионов в эксперименте ФЕНИКС, ионов в эксперименте ФЕНИКС,

последние результатыпоследние результаты

В.Г.Рябов, В.М. Самсонов (ПИЯФ)В.Г.Рябов, В.М. Самсонов (ПИЯФ)

коллаборацияколлаборация

Ускорительный комплекс Ускорительный комплекс RHICRHIC

RHIC

NSRLLINAC

Booster

AGS

Tandems

STAR

PHENIX

PHOBOS

RF

BRAHMS

Achieved peak luminosities (100 GeV):

Au–Au 21026 cm-2 s -1

p–p 21031 cm-2 s -1

Предмет исследованияПредмет исследования Свойства ядерной материи в условиях экстремально высокой плотности энергии

• QCD предсказывает фазовый переход при температуре Тс = 170 МэВ (1012 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

Высокоскоростная система DAQ (>5kHz)Буферизация событий (95% live)LVL1 триггер (MuID и ERT)OnCal калибровкиLVL2 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 Эксперимент PHENIXPHENIX

-0.35 < < 0.35 - 2 x 90o

1.2 < < 2.4 - 2 x 360oNIM A499, p. 235-880, 2003

Сталкиваемые пучкиСталкиваемые пучки

p+p d+Au Au+Au Cu+Cu

200 GeV

130 GeV

62.4 GeV

22.4 GeV

Reference ?

Измеряемые частицы: , e, , h±, , K, , , ’, , p, J/, ’, Y ...

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

импульсовимпульсов

Адроны вАдроны в p+p, p+p, s = s = 62, 62, 200 200 ГэВГэВ

Рождение адронов измерено в широкой области импульсов (0.2-20 ГэВ/c) в различных каналах распада. Используются в качестве базовых для сравнения с более тяжелыми взаимодействующими системами. В области pT > 2 ГэВ/с согласуются с вычислениями пертурбативной КХД.

19% norm uncertainty

Phys. Rev. D 79, 012003 (2009) Phys. Rev. D 76, 051106 (2007)

RRdAdA, d+Au, d+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

pp

BAbinaryBAAB Yield

NYieldR

/

Peripheral Collision Central 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, 082302 (2004)

RRAAAA, Au+Au, Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

• Выход легких мезонов подавлен в ~ 5 раз в области pT = 5-20 ГэВ/с.

• Выход прямых фотонов не подавлен до 14 ГэВ/с.

• Фотоны в центральных Au+Au при pT > 14 ГэВ/с испытывают подавление может быть объяснено эффектом Кронина и изоспиновым эффектом Vitev, nucl-th/0810.3194v1

, Run7PHENIX preliminary

RRAAAA, Au+Au, Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

• В области больших поперечных импульсов pT > 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, , eHF, чем для , .

PRELIMINARY

• p/ увеличивается с возрастанием центральности столкновений, pT < 5 ГэВ/с.

• При pT > 5-7 ГэВ/с разница в выходах мезонов и барионов исчезает.

PRELIMINARY

p/p/ ии R RAAAA (h (h±±,,,,), Au+Au), Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

0

• Измерения в Cu+Cu позволяют с меньшими неопределенностями изучить область центральностей Npart <100.

• Подавление выхода и в Au+Au и Cu+Cu столкновениях сравнимо при близком значении Npart.

RRAAAA ( (00,,), Au+Au), Au+Au vs Cu+Cuvs Cu+Cu, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

Анизотропия в выходе частиц в Анизотропия в выходе частиц в области больших поперечных области больших поперечных

импульсовимпульсов

v2, Au+Auv2, Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

• Эллиптический поток, v2, больше нуля и слабо зависит от поперечного импульса при pT > 5-7 ГэВ/с

arXiv:0903.4886

Npart

RA

A

RRAAAA(p(pTT,,) ) для для 00, Au+Au, Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

• RAA слабо зависит от центральности столкновений вне плоскости реакции при малых pT.

• RAA стремится к одному значению при pT >>1 для частиц вне и в плоскости реакции.

S.Bass et al, arXiv:0808.0908

RRAAAA(p(pTT,,) ) для для 00, Au+Au, Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВсравнение с теориейсравнение с теорией

• Теоретические модели как правило корректно воспроизводят зависимость интегрального RAA от pT при pT > 5 ГэВ/с.

RRAAAA(p(pTT,,) ) для для 00, Au+Au, Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВсравнение с теориейсравнение с теорией

• Описание RAA(pT,) более проблематично.

• ASW обеспечивает наилучшее согласие, q-hat > 10 ГэВ2/фм

Эллиптический потокЭллиптический поток

Плоск

ость

реа

кции

X

Z

Y

Px

Py Pz

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 (Эллиптический поток (vv22))

v2 - второй коэффициент в разложение углового распределения частиц в ряд Фурье

vv22, KE, KETT и и KEKETT/n/nqq зависимости зависимости

Поперечная кинетическая: KET = mT - m, mT2 = pT

2 + m2

• KET масштабирование работает отдельно для барионов и мезонов при промежуточных pT.

• KET/nq масштабирование работает при KET/nq < 1 ГэВ.

• Позволяет предположить, что поток развивается на партонном уровне.

• KET/nq масштабирование нарушается при больших KET.

PHENIX Preliminary

PHENIX Preliminary

v2/nq

v4/(nq)2

• KET/nq масштабирование одинаково хорошо работает для v4.

• V4 = k·(v2)2 независимо от типа частицы.

v4, KEv4, KETT и и KEKETT/n/nqq зависимости зависимости

VV22 ии V V44

• Измерения для различных методик измерения RP согласуются.

• Измерения v4/(v2)2 могут использоваться для определения степени согласия измерений с гидродинамическими расчетами и определения транспортных коэффициентов.

Ollitrault et al, arXiv:0907.4664

Тяжелые ароматы (Тяжелые ароматы (c,b)c,b)

Измерения в ФЕНИКСеИзмерения 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 (eHF, HF) от полулептонных распадов.

RRAAAA ((eeHFHF)), p+p, Au+Au, p+p, Au+Au, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

• Учтены вклады J/, Y в выход eHF от полулептонных распадов c, b – частиц.

• Улучшилось согласие с FONLL расчетами.

• RAA не изменился сраним с подавлением легких мезонов при pT >> 1.

• Полное сечение: σc-cbar = 567 ± 57 (стат) ± 193 (сист) мкбн.

RRAAAA ((HFHF)), Cu+Cu, Cu+Cu, , ssNNNN = 200 = 200 ГэВГэВ

• Выход HF подавлен в центральных столкновениях.

• Признаки большего подавления, чем для eHF в области малых быстрот аналог ситуации с J/ ???

Phys. Rev. Lett. 98, 232301 (2007)

Разделение Разделение c c ии b - b - вкладоввкладов

• Вклад от b – кварков становится доминирующим при pT > 4 ГэВ/с.

• Полное сечение: σb-bbar = 3.2+1.2

-1.1 (стат) +1.4-1.3 (сист) мкбн

• Важно для сравнения с расчетами и понимания ситуации.

• Определяется через Minv для (eK) пар разного знака, 0.4 < MeK < 1.9 ГэВ/с2.

• Фон оценивается черех Minv 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, 082002 (2009)

Разделение Разделение c c ии b b из диэлектроновиз диэлектронов

• После вычитания всех адронных вкладов возникает возможность оценить вклады от c и b модельно зависимым способом (PYTHIA).

• Достигается хорошее согласие с предыдущими измерениями:

σc-cbar = 518 ± 47 (стат) ± 135 (сист) 190 (мод) мкбн

σb-bbar = 3.9 + 2.4 (стат) +3.0 -2.0 (сист) мкбн

  Physics Letters B 670, 313 (2009)

ЗаключениеЗаключение• Эллиптические потоки:

– Получены новые данные для v2 и v4, которые позволяют изучать эффекты масштабирования, вносят вклад в измерение /s среды

• Энергетические потери:– RAA для и тяжелых c,b – частиц требуют своего описания и вносят

ограничения для существующих моделей

• Азимутальная анизотропия при больших pT:– Дополняют измерения RAA, дальнейшие ограничения для моделей

энергетических потерь

• с, b – физика:– Выход eHF и HF согласуется с FONLL– Удалось разделить вклады от c и b – частиц– Выход тяжелых частиц в области больших pT подавлен также как и

для легких мезонов.