podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

80
Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse.. Zderzenia Ciężkich Jonów’ 2002/2003 Tomasz Liwiński, Jan Pluta 1 .04. 2003

Upload: jamese

Post on 18-Jan-2016

43 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Zderzenia Ciężkich Jonów’ 2002/2003. Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse. Tomasz Liwiński, Jan Pluta 1 .04. 2003. (Zderzenia relatywistycznych ciężkich jonów) = (wycieczka do stanu plazmy kwarkowo-gluonowej) - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Podstawowe sygnały przejścia fazowego

cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse...

Zderzenia Ciężkich Jonów’ 2002/2003

Tomasz Liwiński, Jan Pluta

1 .04. 2003

Page 2: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

(Zderzenia relatywistycznych ciężkich jonów) = (wycieczka do stanu plazmy kwarkowo-gluonowej)

Powrót do domu i pamiątki z wycieczki:

Nie ma jednoznacznych dowodów przejścia fazowego

Page 3: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Hadronization (Freeze-out) + Expansion

Pre-equilibrium

Thermalization

QGP phase

Mixed phase

p K

e

Space (z)

Tim

e

Au Au

etc.. jet

Hadrons reflect the bulk property of created system and its evolution!

Space-time Evolution of System at RHIC

Page 4: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Leptony produkowane w oddziaływaniach kwark-antykwark nie oddziaływają silnie i łatwo opuszczają materię jądrową; ich droga swobodna jest duża i nie doznają oddziaływań wtórnych. Ich krotności i pędy zależą od rozkładów kwarków i antykwarków w plazmie, które z kolei określone są przez termodynamiczny stan plazmy w momencie produkcji tych leptonów.

Formacja plazmy nie jest jedynym źródłem par leptonów. Występują także inne procesy, które trzeba umieć oddzielić. Drell-Yan - mechanizm: szczególnie ważny dla dużych mas inwariantnych.

Sygnały (pamiątki ) leptonowe

Page 5: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 6: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

„Anatomia” rozkładu inwariantnych mas di-leptonów

Page 7: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Tu – prezentacja

Tomasza Liwińskiego

Część pierwsza

Page 8: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja powabu – Eksperyment NA38Grupa NA 38 używała istniejących spektrometrów miuonowych w CERN-ie do pomiarów produkcji cząstek J/ dla trygerów o różnych wartościach przepływu energii poprzecznej ET. Rysunek przedstawia dane otrzymane dla 200 A GeV/c 16O + 238U.

ZCJ 1-04-2003

Page 9: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja powabu – Eksperyment NA38

Przedstawione zostały wydajności J/ znormalizowane do kontinuum –tj. rozkładu tła pochodzącego od innych efektów. Dla dwóch różnych wartości ET: ET

0<28 GeV (lewo) i ET

0 >50 GeV (prawo).

Stosunki J/ powyżej kontinuum, zdefiniowane przez N/NC mają następujące wartości:

N/NC = 9,3 ± 0,6 dla peryferyjnego i 5,9 ± 0,4 dla centralnego

Widoczna jest więc 40% redukcja wydajności J/ (względem kontinuum) dla zderzeń centralnych w stosunku do zderzeń peryferyjnych.ZCJ 1-04-2003

Page 10: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Poniższy rysunek pokazuje zmienność pędu poprzecznego pT w produkcji J/

Tłumienie jest większe w regionie niskiego pT - w przybliżeniu około 2 razy między wysokim a niskim regionem pT.

Produkcja powabu – Eksperyment NA38

ZCJ 1-04-2003

Page 11: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja powabu – Eksperyment NA38Matsui i Satz przewidywali , zanim eksperyment wystartował iż tłumienie J/ powinno być szczególnym sygnałem dla tworzenia się plazmy kwarkowo-gluonowej.

Zaprezentowany rysunek przedstawia ich koncepcję:

Oddziaływania pomiędzy kwarkami i c w wolnej przestrzeni rosną tak jak rośnie ich wzajemny dystans. W plazmie kwarkowo-gluonowej natomiast V(c ) jest prawie

równy temu w w wolnej przestrzeni jedynie w regionie r<r0, gdzie r0 jest przeciętną odległościom między sąsiednimi kwarkami a r jest odległością pomiędzy c i . Jeżeli r>r0, wtedy kwark ,dla przykładu, zaczyna oddziaływać raczej z sąsiednimi kwarkami u i d niż z odległym c, tworząc mezon (u , ...)

c

c

c c

cD

1-04-2003ZCJ

Page 12: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Innymi słowy, oddziaływania pomiędzy c i są tłumione. – analogia QCD do ekranowania Debye’a. Jeżeli J/ jest zdefiniowany jako stan związany w wolnej przestrzeni to produkcja J/ w QGP powinna być tłumiona w wysokiej gęstości kwarków. W szczególności silne tłumienie (czy też zanikanie) J/ będzie występować gdy r0<r(J/). Ponieważ QGP będzie łatwiej tworzona w

zderzeniach centralnych, obserwowane tłumienie J/ w tych zderzeniach jest zgodne z tym scenariuszem. W dodatku obserwowana zależność pT jest modelowa, ponieważ pary c o niskim pT mogą pozostać wewnątrz QGP.c

c

c

ZCJ 1-04-2003

Page 13: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja powabu – Eksperyment NA38

Powinniśmy być jednak ostrożni w związku z tym scenariuszem. W gazie hadronowym J/ oddziaływują z innymi mezonami i nukleonami. Absorpcja J/ przez mezony wektorowe może nie być niemożliwą. Ten efekt oddziaływania w stanie końcowym jest bardziej ważny dla zderzeń centralnych niż dla peryferyjnych, więc wydajność J/ może być dla nich bardziej tłumiona. Poza tym efekt ten powinien być bardziej zdecydowany w rejonie niskich pT J/.

ZCJ 1-04-2003

Page 14: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Wnioski

Interesującym faktem zaobserwowanym w eksperymencie NA38 jest ponad 50% tłumienie J/. Jest ono duże dla wysokich wartości ET a także duże dla J/ z małymi wartościami pT.

Obserwacje te wskazały jedną z dróg którymi można podążać kierując się ku tworzeniu plazmy kwarkowo-gluonowej, czy też oddziaływaniom w stanie końcowym w gazie hadronowym.

ZCJ 1-04-2003

Page 15: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Ekranowanie Debye’a w QGP

Matsui i Satz W QGP, następuje ekranowanie ładunku kolorowego wskutek obecności swobodnych kwarków, antykwarków i gluonow.Oddziaływanie kwarków c i anty-c jest osłabione i uformowanie stanuzwiązanego jakim jest J/psi jest utrudnione - cząstki te ulegają dysocjacji.

Mechanizm:Potencjał oddziaływania kwarków na odległości r:

c,c

Hamiltonian układu

2m

,42q

gdzie,rr2

pH c

effeff

2

Stąd wynika cała spektroskopia układu

tensionstring),r(linV,r4

q)r(0V

Page 16: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

W plazmie:

Zmienia się współczynnik naprężenia struny => zanikaZmieniają się gęstości kwarków i gluonów wokół c i anty-c.Potencjał kulombowski zmienia się w potencjał Yukawy

Długość ekranowania jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury.W wysokich temperaturach następuje dysocjacja układów c-any-c i bardziej prawdopodobna staje się produkcja np. mezonów D.Dla wyznaczenia temperatury (krytycznej) zapisuje się hamiltonian i określa warunki na istnienie (i nieistnienie) stanów związanych. Kluczowa jest zależność długości ekranowania od temperatury.(tym mniejsza im wyższa temperatura.) Temperatura krytyczna jestrzędu 100-200MeV.

,r

e

2p

HD/r

eff2

Page 17: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Proces Drell’a-Yan’a. (Drell-Yan Process)

Inne źródła produkcji dileptonów.

Przykład: Xpp

Mechanizm: 1. Kwark z jednego protonu anihiluje z antykwarkiem z drugiego 2. W rezultacie produkowany jest wirtualny foton 3. Foton konwertuje na parę lepton - antylepton

Ogólnie: XllNN

Page 18: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Prawdopodobieństwo w zderzeniach jądro-jądro:

NNDYBABBBBBAAAAA )bbb(t)dzbd)z,b()dzbd)z,b(dP

Proces Drell’a-Yan’a. (Drell-Yan Process)

Page 19: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

QM’2002, NA50

Page 20: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Efekty prowadzące do tłumienia /J

Wtórne oddziaływania z hadronami:

XDDh/J

DD/J

(Zależność wtórnych oddziaływań od drogi w materii jądrowej)

Page 21: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Jak więc wydzielić mechanizm odpowiedzialny za tłumienie /J

Rozkłady pędu poprzecznego w funkcji gęstości energii Fig 15.5

Page 22: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Tu – prezentacja

Tomasza Liwińskiego

Część druga

Page 23: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Ostatnie wyniki dotyczące J/ z eksperymentu NA50

ZCJ 1-04-2003

Page 24: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja cząstek J/ w oddziaływaniach Pb-Pb przy wiązce 158 GeV/c jest badana w funkcji centralności jako oszacowanie z energii poprzecznej lub z bardzo wczesnej energii hadronowej zderzenia. Wydajność J/ wykazuje podobny schemat z pierwszym spadkiem dla „mid-peripheral” zderzeń i silny spadek dla najbardziej centralnych reakcji. Konwencjonalne modele hadronowe nie są w stanie odtworzyć tego trendu, który odnajduje naturalne wyjaśnienie w scenariuszu uwolnienia fazy kwarkowo-gluonowej.

1-04-2003ZCJ

Page 25: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Przejście fazowe ze zwykłej materii hadronowej do nowego stanu uwolnionych kwarków i hadronów jest przewidziane przez nie-perturbacyjną Chromodynamikę Kwantową [1] przy szczególnych warunkach, które mogą być osiągnięte w reakcjach indukowanych przez ultrarelatywistyczne wiązki ciężkich jonów jak dostępny w CERN-ie SPS. W tym kontekście eksperyment NA50 jest głównie przywiązany do badania specyficznej sygnatury przejścia do fazy kwarkowo-gluonowej – przewidywanego tłumienia stanów charmonium [2]. Faktycznie więc, ostatnie obserwacje NA50 anomalnego tłumienia J/ [3], efektu odcięcia [4] i dwu schodkowego schematu tłumienia są silnym wskaźnikiem dla uwolnieniowego przejścia.

ZCJ 1-04-2003

Page 26: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Warunki eksperymentalne i warunki analizy

Aparatura eksperymentu NA50 głównie składa się ze spektrometru muonowego, zsegmentowanej aktywnej tarczy i trzech niezależnych detektorów centralności: elektromagnetycznego kalorymetru, który mierzy neutralną energię poprzeczną (ET) produkowaną w oddziaływaniu, zero degree calorimeter mierzący bardzo początkową energię hadronową (EZDC) nukleonów-widzów i silicon strip multiplicity detector.

ZCJ 1-04-2003

Page 27: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Wstępne rezultaty reakcji p-A przytoczone dalej oparte są na nowych danych zebranych z wiązek protonów uderzających w różne cele (Be, Al, Cu, Ag, W i Pb). Dwie próbki zdarzeń wzięte z różnymi natężeniami wiązek, z krótkim LI (małe natężenie) i HI (wysokie natężenie), są tu rozpatrywane. Zostały one otrzymane z protonami o 450 GeV/c (odpowiednio 400 GeV/c) przy natężeniu ~ 5·108 (odpowiednio ~ 4·109) protons/burst.

Pary miuonów analizowane były w następujących warunkach:

2,92 ylab 3,92 (0 ycms 1, dla Pb-Pb przy 158 GeV/n) i cosCS 0,5 co odpowiada interesującemu obszarowi masy i zgodności rzędu 15% [6].

ZCJ 1-04-2003

Page 28: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja J/Stosunek J/ do przekroju czynnego Drell-Yana jako funkcja ET

Systematyczne badania zachowania się przekroju czynnego D-Y w obszarze systemów od p-p i p-A do S-U i Pb-Pb zobrazowane są na rysunku, przedstawia on stosunek zmierzonego do obliczonego przekroju czynnego, określanego mianem współczynnika K, jako funkcję produktów pocisku i liczby masowej tarczy A·B. Ta stała wartość dowodzi, że przekrój czynny DY zachowuje się normalnie i jest proporcjonalny do liczby elementarnych kolizji nukleon-nukleon. Może więc być używany jako punkt odniesienia.

ZCJ 1-04-2003

Page 29: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja J/

Przekrój czynny J/ na zderzenie nukleon-nukleon może więc być badany ze stosunku J/ do przekroju czynnego DY. Ten stosunek jest prawie wolny od błędów systematycznych, które są identyczne w obydwu próbkach i dlatego znoszą się (tylko 1,5%).

ZCJ 1-04-2003

Page 30: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja J/

Rysunek przedstawia stosunek przekrojów czynnych dla dużej liczby oddziałujących systemów (od p-p i p-A do S-U i Pb-Pb) w funkcji L, długości ścieżki wzdłuż której podążają przed-rezonansowe stany c d w materii jądrowej ( pozwala to na wstępny opis różnych systemów).

ZCJ 1-04-2003

c

Page 31: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja J/

Prostą ekspotencjalną parametryzację zastosowano do lżejszych systemów (dane z NA38 i NA51 z zakresu od p-p do S-U wraz z nowymi danymi p-A z NA50), a mianowicie przyjęto Bμμσψ/σDY e-ρLσabs, daje przekrój czynny na absorpcję stanów c g w materii jądrowej σabs=5,4 ± 0,4 mb, zgodnie z poprzednimi wynikami otrzymanymi z danych NA38 i NA51 (σabs=5,8±0,6 mb, pełne przeliczenie prowadzi do 6,4 ± 0,5 mb). Podczas gdy bardziej peryferyjne „punkty” Pb-Pb mieszczą się na krzywej absorpcji, bardziej centralne wykazują nagły 20% spadek przy L8 fm, sugerujący inny mechanizm tłumienia J/.

ZCJ 1-04-2003

c

Page 32: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Produkcja J/

Jak widać na rysunku obydwie metody prowadzą do bardzo podobnych rezultatów. Ten sam rysunek przedstawia również wyniki oparte o dane z roku 1998, przy czym są to dane typu „minimal bias” będące w zgodzie z analizami z 1996 r kiedy badano wyższe wartości ET bez zanieczyszczeń związanych z oddziaływaniami

wtórnymi.

Ciągła linia zgodna jest ze zwykłą absorpcją otrzymywaną z danych dla lżejszych systemów (od p-p do S-U) które prowadzą do σabs=6,4 mb. Całkowity, przedstawiony rozkład pokazuje prócz tego 20% spadek dla 40 GeV (odpowiadający L8 fm) i punkt przegięcia około 90 GeV po którym następuje silny stromy spadek.

ZCJ 1-04-2003

Page 33: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Stosunek J/ do „Minimal bias” i zależność EZDC od

produkcji J/

Widoczne jest na rysunku odchylenie od modelu absorpcji przytoczonego wcześniej, obserwowane jest ono przy ET40 GeV podczas gdy przy ET90 GeV szczególnie zmienia swe zachowanie. Obydwie obserwacje są zgodne z analizą J/ /DY, popierają tym samym anomalny obraz tłumienia J/.

Stosunek przekroju czynnego J/ do przekroju czynnego „minimal bias”

ZCJ 1-04-2003

Page 34: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Stosunek J/ do minimalnego odchylenia przekroju czynnego i zależność EZDC od produkcji J/

Wstępne rezultaty niezależnej analizy J/ / DY używając początkowej energii EZDC mierzonej w zero degree kalorymetrze (ZDC) jako estymator centralności pokazane są na rysunkach.

Ponownie obserwowany jest tu schemat stopniowego tłumienia J/.

ZCJ 1-04-2003

Page 35: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Porównanie z teoriąRóżne teoretyczne modele oparte na absorpcji typu „comoving hadrons” [12-16] czy też na przejściu fazowym plazmy kwarkowo-gluonowej [17,18] były rozwijane i porównywane z obserwacjami NA50. Porównanie jest widoczne na poniższym rysunku

ZCJ 1-04-2003

Page 36: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Porównanie z teorią

Konwencjonalne modele (lewy i środkowy rysunek) zwykle wykazują słabą zgodność z całym zbiorem wyników eksperymentalnych, np. kompletny zbiór wyników dla słabo i silniej oddziałujących systemów. Co więcej, nie są one w stanie odtworzyć specyficznego, krokowego schematu tłumienia. Z drugiej strony modele zawierające uwolnienie kwarkowo-gluonowe (prawy rysunek) z dwoma odcięciami związanymi odpowiednio z χc i punktami topnienia J/ [17] wraz z fluktuacjami ET [18] są jakościowo w znacznie lepszej zgodności z obserwacjami eksperymentalnymi.

ZCJ 1-04-2003

Page 37: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Rozkład pędów poprzecznych

Przedstawiony rysunek przedstawia odwrotność parametru nachylenia T dla Pb-Pb i S-U oddziaływań, odpowiednio dla 200 GeV/nukleon i 158 GeV/nukleon w funkcji gęstości energii. Parametr T silnie rośnie wraz z gęstością energii., zarówno dla S-U jak i Pb-Pb z oczywistą zależnościom od energii wiązki.

ZCJ 1-04-2003

Page 38: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Rozkład pędów poprzecznych

Zależność <p2T> w funkcji L, która może być związana z z oddziaływaniami

w stanie początkowym przez rozpraszanie gluon-nukleon co jest pokazane na poniższym rysunku dla reakcji 200 GeV/nukleon i 158 GeV/nukleon.

<p2T> zależy od energii wiązki, ale fity

zgadzają się z

<p2T>(ET)= <p2

T> pp+agNL(ET)

Dają podobne nachylenie dla protonów, siarki i ołowiu. Numeryczna wartość agN=0,080±0,003 GeV2/c2fm-1 jest otrzymany z χ2/ndf = 0,065 , a wszystkie fitowane dane sa z podobnym nachyleniem.

ZCJ 1-04-2003

Page 39: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Rozkład pędów poprzecznych

Stosunek R(pT) rozkładu pT cząstek J/ dla danych rejonów ET z uwzględnieniem najniższego regionu ET, znormalizowany do stosunku odpowiednich zdarzeń Drell-Yan’a przedstawiony jest na rysunku.

Wyniki wyraźnie przedstawiają tłumienie J/, będące znacznie silniejszym dla niskich pT. Stosunek R(pT) zmierza do nasycenia w wysokim pT dla reakcji Pb-Pb.

ZCJ 1-04-2003

Page 40: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Konkluzje

ZCJ 1-04-2003

Otrzymane w eksperymencie dane pokazują anomalny schodkowy schemat tłumienia J/. W czasie gdy produkcja J/ zgadza się z normalną absorpcją jądrową dla większości peryferyjnych reakcji Pb-Pb, odchylenie o około 20% od tego normalnego zachowania się zdarza się dla „semi-peryferyjnych” zderzeń, a następnie, ze wzrostem centralności, przez punkt załamania i i silny schodkowy spadek dla najbardziej centralnych reakcji. Ten schemat może być interpretowany jako droga do sukcesywnego topnienia granicy stanów charmonium – jak przewiduje się dla uwolnienia kwarkowo-gluonowego.

Z rozkładu pędu poprzecznego wnioskujemy że J/ jest bardziej tłumione w niskich wartościach pT.

Page 41: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

QM’2002, NA50

Page 42: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 43: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 44: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 45: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 46: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 47: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 48: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 49: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 50: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 51: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 52: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 53: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 54: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 55: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 56: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 57: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 58: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

J/ ee and J/ Measurements in Au-Au and p-p Collisions at s = 200A GeV

Quark Matter 2002, Nantes France, July 2002

A. D. FrawleyFlorida State University

For the PHENIX Collaboration

Page 59: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Motivation

Began with prediction by Matsui and Satz (Phys. Lett. B178, 416 (1986)) that Debye color screening will lead to suppression of charmonium production in heavy ion collisions, if a quark-gluon plasma is formed.

More recent predictions of increased J/ production at RHIC from recombination.

The best test is to measure charmonium yields in pp, pA, and AA

PHENIX can measure charmonium decay yields to ee and for pp, pA and AA collisions with colliding beams of 100A GeV/c.

First results from PHENIX for J/ production at s = 200A GeV in pp and AuAu collisions will be presented in this talk.

Page 60: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

PHENIX Experiment in Run 2 Electrons

( || < 0.35)

Charged tracks(Beam-Beam, Drift

Chamber, Pad Chambers)+

RICH rings+

EM Calorimeter clusters

Muons(1.2 < < 2.2)

Muon Identifier roads+

Muon Tracker tracks

Page 61: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Same plots as previously but now on a linear scale.p-p ee Invariant Mass SpectrumThis analysis All triggers

NJ/ = 24 + 6 (stat) + 4 (sys)

Bd/dy = 52 + 13 (stat) + 18 (sys) nb

Page 62: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

pp Invariant Mass Spectrum

1.2 < y < 1.7 NJ/ = 26 + 6 + 2.6 (sys) B d/dy = 49 + 22% + 29% (sys) nb

1.7 < y < 2.2 NJ/ = 10 + 4 + 1.0 (sys) B d/dy = 23 + 37% + 29% (sys) nb

Page 63: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

pp at 200A GeV J/ Rapidity Distribution

(pp->J/) = 3.8 + 0.6 (stat) + 1.3 (sys) b

Gaussian and PYTHIA shape fits give essentially the same integral.

The quoted result is the average of the two fits.

Page 64: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Au-Au ee Invariant Mass SpectraN

J/ = 10.8 + 3.2 (stat) + 3.8 - 2.8 (sys) NJ/ = 5.9 + 2.4 (stat) + 0.7 (sys)

Page 65: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

200A GeVAu-Au J/ ee

Fit of normal nuclear absorption curve to our data has high confidence level ------

BUT

See next slide!!

Page 66: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

We can not discriminate between scenarios, given our present statistical accuracy

200A GeVAu-Au J/ ee

Phys. Lett B 521 (2002) 195

All curves normalized to pp data point(bit of a hoax)

Page 67: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

200A GeV pp J/ Transverse Momentum distribution

1.2 < y < 2.2

Page 68: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Summary

PHENIX has measured J/ yields at s = 200A GeV for:

pp -> ee and AuAu -> ee in -0.35 < < +0.35

pp -> in 1.2 < < 2.4

Preliminary results were presented here from an analysis of about 1/2 of the pp data, and about 1/2 of the AuAu data

Clearly, we will need improved statistics to draw any conclusions about J/suppression at RHIC

Page 69: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Skoro J/psi są tłumione,to D-mezony powinny być ...wzmocnione

Page 70: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse
Page 71: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Patricia FachiniBrookhaven National Laboratory

for the STAR Collaboration

MotivationData Analysis

ResultsConclusions

0(770), K*(892)0 and f0(980) Productions in Au + Au and pp

Collisions at sNN=200 GeVSTAR

Page 72: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Why measure short-lived resonances?• Lifetimes comparable to lifetime of dense matter (few fm)

resonance properties sensitive to lifetime of dense matter – K*0/K sensitive to mass modification and dynamic evolution of

source• Comparison to other resonances and particles information on

chemical and thermal freeze-out conditions (thermal models) • If resonance decay inside dense matter before kinetic freeze-

out not reconstructed due to re-scattering of daughters probe time between chemical and kinetic freeze-out

• Resonance v2 momentum space comparison hadrons v2 information on the geometry of the system

STARMeasure hadronic decay mode of K*0(892) K (B.R. 2/3), 0(770) + - (B.R. 1) and f0(980) + - (B.R. 2/3) at |y| 0.5

Motivation

Page 73: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

+ - Invariant Mass Distribution from Monte Carlo

• HIJING events with a realistic simulation of TPC response

0(770) + -

• Use and K*0 shape from HIJING to fit the data

• K*0 signal is fixed using our measurement

STAR Preliminary

sNN = 200 GeV

0

K0S

K0S

+ -

(782) (+ -) 0 and +

-

+ ’

(+ -) 0 and (+ -)

’ (+ -) and (+ -)

0

K*(892)0 K with K misidentified as K*0 + K*0

misidentified

Page 74: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

+ - Invariant Mass Distribution from Data

• 2.1106 Au+Au minimum bias events and 4.7106 pp events

• Follow previous e+e- and pp measurements that do not extract l = 1 0 production

• Breit-Wigner fixed width 0 = 150 MeV and f0 = 75 MeV

0 and f0 masses working on understanding of scale pT vs. mT

Au+Au 40% to 80%

0.2 pT 0.9 GeV/c

|y| 0.5

0

f0

K0S

K*0

STAR Preliminary STAR Preliminary

0

f0

K0S

K*0

0.2 pT 0.8 GeV/c

|y| 0.5

pp

Statistical error only Statistical error only

sNN = 200 GeV

Page 75: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Chemical freeze-out

Kinetic freeze-out

K*

lost

K*

measured

K

K* K

K*

K*

K

K*

K K K*

measured

K*0 Survival Probability• K*0 (c = 4 fm) survival

probability time between chemical and kinetic freeze-out, source size and pT of K*0

• Chemical freeze-out elastic interactions K K*0 K regenerate K*0(892) until kinetic freeze-out

• Difference K*0/K in Au+Au and pp K*0 survival probability consistent with short time

• Long time only if K*0

regeneration is assumed K*0/K cannot be used in thermal fits (chemical freeze-out)

Page 76: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

K*0 Elliptic Flow v2

Coordinate phase space

K*

K

K*

K

X

Y

Momentum phase space

K*K*

K

X

Y

• No daughters re-scattering K*0 v2 = hadrons v2

• Daughters re-scattering K*0 v2

sensitive coordinate phase space

K

X

Y

K*

Ψ Reaction plane

STAR Preliminary

Statistical error only

STAR Preliminary

Statistical error only

Page 77: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

• Significant 0(770), K*0(892) and f0(980) productions observed from hadronic interactions from RHIC data at sNN = 200 GeV

• First 0(770) and f0(980) measurements indication productions increase with sNN

• K*0/- comparable to those at pp and e+e- no enhancement observed in contradiction to other strange particles (K, , , , )

/K*0 from Au+Au higher than those at pp and e+e- information on strangeness enhancement and re-scattering

• Au+Au K*0/K lower than pp K*0/K by a factor of 2 at sNN = 200 GeV consistent with short time (few fm)

• K*0(892) production at RHIC rule out long time (~20 fm) without regeneration

• First K*0(892) v2 measurement

• Short-lived resonances can provide information on the collision dynamics

Conclusions

Page 78: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Referencje:1. C. Baglin et al., NA38 Collaboration, Z.Phys, C38,117, (1988),

Phys.Lett. B220, 471 (1989), B251, 465 (1990), B251, 472 (1990),

B255 459 (1991), B268, 453 (1991), B270 105 (1991), B272, 449 (1991)

2. S.D.Drell, T.M.Yan, Phys.Rev.Lett. 24, 181 (1970), Ann.Phys, 66, 595 (1971)

3. T.Matsui, H.Satz, Phys.Lett.,B178, 416 (1986), T.Matsui, Z.Phys, C38, 245 (1988)

Page 79: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Referencje

• TOWARD NEW FORMS OF NUCLEAR MATTER WITH RELATIVISTIC HEAVY-ION COLLISIONS - Shoji NAGAMIYA Nuclear Physics A488 (1988) 3~30~

• Recent Results on J/PSI from experiment NA50 Nuclear Physics A698 (2002) 127c-134c

ZCJ 1-04-2003

Page 80: Podstawowe sygnały przejścia fazowego cząstki z kwarkami powabnymi, leptony, rezonanse

Referencje CD.

ZCJ 1-04-2003