neutralnych mezonów w eksperymencie alice?bourquin, gaillard, npb 114 (1976) 334. różniczkowy...

Czego możemy się nauczyć z produkcji neutralnych mezonów w eksperymencie

ALICE?

Adam Matyja Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków

28.03.2019

Motywacja Detektor ALICE

Kalibracja Komory Projekcji Czasowej TPC Kalibracja Kalorymetru Elektromagnetycznego EMCal

Neutralne mezony w zderzeniach pp, p-Pb and Pb-Pb Widma produkcji Stosunek przekrojów czynnych /0 i skalowanie mT Czynnik modyfikacji jądrowej RAA

Przyszłe pomiary

Korelacje fotonów produkowanych bezpośrednio z dżetami Podsumowanie

Chromodynamika kwantowa i stała sprzężenia S

Teoria oddziaływań silnych – Chromodynamika Kwantowa (QCD)

Kwantowa teoria pola

Ładunek kolorowy (1, 2, 3 lub R, G, B)

Cząstki oddziałujące kolorowo: kwarki (6), antykwarki (6) i gluony (8)

Trzy rodzaje „wierzchołków” oddziaływania

Siła oddziaływania – zależna od przekazu czteropędu biegnąca stała sprzężenia S

Asymptotyczna swoboda – duża skala energii, S < 1, obszar perturbacyjny, małe odległości

Uwięzienie kwarków – małe skala energii, S 1, obszar nie-perturbacyjny, duże odległości

2019-03-28 Adam Matyja 2

PDG: PRD 98 (2018) 030001

Q - Przekaz czteropędu

Plazma kwarkowo-gluonowa (QGP)

Uwięzienie koloru: kolorowe obiekty (kwarki i gluony) są uwięzione w „białych” hadronach

Nie zaobserwowano ani swobodnych kwarków ani gluonów

1975 – Collins i Perry, a następnie Cabibbo i Parisi postulują istnienie swobodnych partonów powyżej temperatury T 150 MeV (2 1012 K)

1978 – Shuryak po raz pierwszy używa nazwy plazma kwarkowo-gluonowa (Quark-Gluon Plasma, QGP)

QGP mogła istnieć w ułamku pierwszej sekundy po Wielkim Wybuchu (< 10-6 s )

Obliczenia na sieciach przewidują gwałtowny wzrost liczby stopni swobody stanie QGP


Ewolucja zderzenia ciężkich jonów


1. Warunki początkowe, np.: model Glaubera opisu jąder

2. Faza przedrównowagowa

System osiąga lokalną równowagę termodynamiczną

Twarde zderzenia

3. Ekspansja hydrodynamiczna

4. Hadronizacja

a) Wymrożenie chemiczne

Oddziaływania nieelastyczne zanikają

Ustala się skład cząstek

Tch 150 MeV

b) Kinetyczne wymrożenie

a) Ustają oddziaływania elastyczne

b) Ustalają się czteropędy

c) Tfo 100 MeV

Pierwsze sygnały plazmy kwarkowo-gluonowej

Poszukiwania QGP od lat `80: Akcelerator Bevelac w Lawrence Berkeley

Laboratory (LBL),

Alternating Gragient Synchrotron (AGS) w Brookhaven National Laboratory (BNL),

Super Proton Synchrotron (SPS) w CERN,

Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) w BNL,

Large Hadron Collider (LHC) w CERN.

Przewidywanie tłumienia dżetów jako sygnatury QGP Gyulassy, Plumer: PLB 243 (1990) 432,

Wang, Gyulassy: PRL 68 (1992) 1480.

Odkrycie silnie oddziałującej QGP w eksperymentach na RHIC: STAR: NPA 757 (2005) 102,

PHENIX: NPA 757 (2005) 184,

PHOBOS: NPA 757 (2005) 28,

BRAHMS: NPA 757 (2005) 1.


STAR: PRL 91 (2003) 072304

Dżet – skolimowana wiązka cząstek podążających w jednym kierunku

Czynnik modyfikacji jądrowej RAA


Illustuje efekt działania medium Zawiera efekty stanu początkowego jak i

końcowego Stan początkowy: efekt Cronina, nuclear

shadowing Efekty stanu końcowego: radiacyjne lub

pochodzące od zderzeń straty energii

RAA = 1 brak modyfikacji RAA < 1 tłumienie RAA > 1 wzmocnienie

Ncoll = pp <TAA> ALICE: PRL 110 (2013) 082302

Skalowanie mT (masa poprzeczna) Proponowany empiryczny opis

produkcji hadronów Bourquin, Gaillard, NPB 114 (1976) 334.

Różniczkowy przekrój czynny w funkcji masy poprzecznej:

Stosunek przekrojów czynnych dla mezonów i 0:

Pozwala przewidzieć przekrój czynny na produkcje cząstek


PHENIX: PRC 75 (2007) 024909

hh

AA

𝑚𝑇 = 𝑚2 + 𝑝𝑇2

𝐸𝑑3𝜎

𝑑𝑝3 = 𝐶 (𝑚𝑇 + 𝑎)−𝑛

𝑅𝜂/𝜋0 𝑝𝑇 = 𝑅𝜂/𝜋0

𝑎 + 𝑚𝜂2 + 𝑝𝑇

2

𝑎 + 𝑚𝜋02 + 𝑝𝑇2

𝑛

Dobrze znane i określone stany końcowe

Produkcja mezonów o dużych pędach poprzecznych w zderzeniach pp jest opisywana przez pQCD

Pozwalają na nałożenie ograniczeń na parametry modeli

Niosą informację o ośrodku Testy skalowania mT (stosunek /0) Rozwikłanie efektów stanu

początkowego i końcowego (zderzenia pp, pA i AA)

Stanowią główne źródło tła w analizach fotonów bezpośrednich i analizach dielektronowych


pp

AA

0

0 0

Dlaczego neutralne mezony?

Wielki Zderzacz Hadronów (LHC)


Lotnisko

Góry Jura

System Run 1 (2009 - 2013) Run 2 (2015 - 2018)

pp s = 0.9, 2.76, 7, 8 TeV s = 5, 13 TeV

p-Pb sNN = 5.02 TeV sNN = 5.02, 8.16 TeV

Pb-Pb sNN = 2.76 TeV sNN = 5.02 TeV

Xe-Xe sNN = 5.44 TeV

Lac Leman – Jezioro Genewskie

Szwajcaria

Francja

Detektor ALICE


Identyfikacja śladów (e , h)

– PCM (, 0, ) – || < 0.9, 0 < < 2 – TPC – komora projekcji

czasowej – ITS – detektor krzemowy

EMCal + DCal (, 0, ) – Kalorymetr

elektromagnetyczny – Tryger – || < 0.7, 80o < < 187o

– 0.22<||<0.7, 260 < < 327,

PHOS (, 0, ) – Kalorymetr na bazie kryształów

PbWO4 – Tryger – || < 0.13, 260o < < 320o

Rekonstrukcja wierzchołka – Detektor mozaikowy ITS

V0 and ZDC – Wyznaczanie centralności – Tryger

PHOS ITS TPC

EMCal

a. ITS SPD Pixel b. ITS SDD Drift c. ITS SSD Strip d. V0 and T0 e. FMD

ZDC

ZDC

V0

DCal

Detektory śladowe rejestrują naładowane produkty rozpadu cząstek neutralnych

11 2019-03-28

System detekcji śladów = ITS + TPC

5 m

2.5 m

2.5 m

TPC – Time Projection Chamber

Średnica Długość : 5 m 5 m

Akceptancja: = 2, ||<0.9

Komory odczytu: 72

Liczba padów (3 rodzaje): 557 568

Pole dryfu: 400 V/cm

Maksymalny czas dryfu: 92 s

Centralna elektroda HV: 100 kV

Gaz:

Objętość aktywna: 90 m3

Ne-CO2-N2: 85.7% - 9.5% - 4.8%

ITS – Inner Tracking System

Układ

2 warstwy detektorów mozaikowych

2 warstwy detektorów dryfowych

2 warstwy detektorów paskowych

Akceptancja: = 2, ||<0.9

Kalibracja TPC Kalibracja piedestałów

Określenie elektronicznego piedestału

Poziom szumów (szerokość maksimum) 0.7 ADC (700 e-)

Zero Suppression na poziomie elektroniki kompresja rozmiaru przypadków

Kalibracja pulserem Czas dryfu

Timing

Martwe kanały i luźne druty

RMS = 5.2 ns przesunięcie pozycji klastra o 140 m (niepewność systematyczna)

Kalibracja laserowa Efekt EB (maks. 7 mm poprawka <1%)

Pozycjonowanie (alignment)

Prędkość dryfu

Kalibracja kryptonowa Wzmocnienie gazowe

Odpowiedź elektroniki


J. Alme, AM et al., NIM A622 (2010) 316

Kalibracja wzmocnienia TPC przy użyciu 83Kr

Cel: określić wzmocnienie gazowe dla każdego padu

Procedura: – Wstrzyknięcie radioaktywnego 83Kr

(Rb → Kr* → Kr)

– Rekonstrukcja klastrów przy pomocy dedykowanego algorytmu klasteryzacji

– Zebranie charakterystycznego spektrum

– Dopasowanie funkcji do głównego maksimum (41.6 keV)

– Poprawka na złe kanały i efekt brzegowy

– Współczynniki kalibracyjne

Ustawienia różnych napięć HV dla wzmocnienia

Potrzebna próbka danych: kilka 108 przypadków Kr

Dokładność pozycji maksimum: << 1% (projekt: 1.5%)

Procedura powtarzana co roku lub po zmianie elektroniki


Główne maksimum(41.6 keV)

Zdolność rozdzielcza

4.0 %

Zmiana wzmocnienia

Rezultat:

Względna zmiana wzmocnienia strona C

Kalorymetry


EMCal + DCal – kalorymetr elektromagnetyczny Szaszłyk: Ołów (76 warstw) i scyntylator (77 warstw) Rozmiar wierzy: 6 cm 6 cm 24.6 cm 20 super-modułów (10 + 4 1/3 + 6 2/3) Akceptancja: 80 < < 187, || < 0.7 (EMCal) Akceptancja: 260 < < 320, 0.22<||<0.7 (DCal) Akceptancja: 320 < < 327, ||<0.7 (DCal) 428 cm od linii wiązki ~ 20 długości radiacyjnych Energetyczna zdolność rozdzielcza:

PHOS – spektrometer fotonowy Kryształy wolframianu ołowiu (PbWO4) 3.56456 kryształów o rozmiarze: 2.22.218 cm3 Akceptancja: 250 < < 320, || < 0.13 Energetyczna zd. rodz: Odległość od IP: 4.6 m

Moduł EMCal PHOS crystal

.)%3.07.1()5.03.11()8.08.4( EEE

ALI

CE

EMC

al P

PR

, arX

iv:1

00

8.0

41

3 [

ph

ysic

s.in

s-d

et](

20

10

).

EMCal

DCal

ITS

TPC

PHOS /𝐸 = 1.3/𝐸3.6/√𝐸1.12 %

Kalibracja EMCal Kalibracja energii

Kalibracja fotodiod (APD) w laboratorium: dokładność 20%

Kalibracja przy użyciu promieniowania kosmicznego (MIP): dokładność 10%

Kalibracja w kawernie przy użyciu MIP z wiązki: dokładność 7%

Kalibracja za pomocą masy niezmienniczej 2 fotonów z 0: dokładność 3%

Testy na wiązce nieliniowość energii w zakresie 20-100 GeV ok. 1%, 10% dla E<5 GeV

Mapa kanałów odczytu Określenie dobrych, złych, martwych, szumiących i gorących

kanałów odczytu

Kalibracja czasowa Uwzględnia propagację sygnału w przewodach (600ns) i

odpowiedź elektroniki

Zderzenia pp co 25 ns

Różnica w taktowaniu LHC (40 MHz) i EMCal (10 MHz)

Brak synchronizacji na początku zbierania danych

Zmiana ustawień desynchronizacji w trakcie zbierania danych

Identyfikacja pile-up, niezbędna w kalibracji energii, pomocna przy mapie złych kanałów, stosowana w każdej analizie

Kalibracja temperatury Czujniki temperatury lub system laserów

Zmiana wzmocnienia APD o -2.1% na C


Precyzja < 3 ns

Efektywność kalibracji (Performance)

Krzywe strat energii na jonizację bliskie krzywym teoretycznym Bethego-Blocha Zdolność rozdzielcza dE/dx: 5.2 % dla pp (projektowana 5.5 %) 6.5% dla 0-5% centralnych zderzeń Pb-Pb

Pędowa zdolność rozdzielcza < 2% dla pT < 10 GeV/c

Granulacja kalorymetrów odwzorowana w szerokość maksimum mezonów 0


B. Abelev, AM et al. (ALICE), IJMP A29 (2014) 1430044

Metody pomiaru neutralnych mezonów Metoda masy niezmienniczej: → pary fotonów lub wewnętrzne konwersje elektrów

– h → + (PHOS, EMCal)

– h → (→e+ e-) + (→e+ e-) (PCM) Małe prawdopodobieństwo konwersji (~ 8.5 %) jest

kompensowane przez dużą akceptancję.

– Rozpady Dalitza h → *→ (→e+ e-) e+ e-

– Metody hybrydowe (PHOS + PCM, EMCal +PCM)

Metoda kształtu kaskady elektromagnetycznej (shower shape) Nałożenie kaskad pochodzących z

wysokopędowych 0


Dystrybucja konwersji

Ilość materiału detektora znana z relatywną precyzją 4.5 % Długość radiacyjna X/X0 = (11.4 0.5) %

Int. J. M

od

. Ph

ys. A 2

9, 1

43

00

44

(20

14

)

S. Acharia, AM et al. (ALICE), EPJC 77 (2017) 339

Entr

ies/

Nev

long2 - Długa oś elipsy klastra

Metody klasteryzacji Algorytm V1

Scala komórki obok siebie powyżej progu energetycznego

Kaskady el-mag. z 0 nakładają się dla pT > 6 GeV/c

Algorytm V2 Scala komórki (powyżej progu energetycznego)

obok siebie, aż napotka minimum

Zakres pT<20 GeV/c

Algorytm NxN Scala komórki obok siebie w kwadracie NxN z

maksimum w środku

Zakres pT<15 GeV/c

Algorytm V1 z rozplątywaniem (unfolding) Bazuje na V1

Dzieli energię w komórce z nałożonymi kaskadami elektromagnetycznymi na bazie dopasowania profilu kaskady

Zakres pT<25 GeV/c


V1 + UF NxN

V2 V1

Rekonstrukcja neutralnych mezonów


Neutralne mezony są rekonstruowane Przy różnych energiach zderzenia W różnych systemach (pp, p-Pb,

Pb-Pb) Poprzez różne metody (detektory) W szerokim zakresie pT Dobra zgodność pomiędzy metodami pozwala na połączenie rezultatów

Masa niezmiennicza

Tło kombinatoryczne oszacowane metodą mieszania przypadków

Otrzymanie przypadków sygnałowych (eksponenta + Gauss) i parametryzacja tła rezydualnego (wielomian)

Poprawki bazujące na MC i danych

Łączenie rezultatów pochodzących z różnych metod

)cos1(2 1221 EEM


Nowy rezultat widma 0 przy energii s = 5 TeV

Mezony 0 i rekonstruowane w szerokim zakresie pT (0.3< pT <40 GeV/c)

Potęgowe zachowanie dla dużych pT

PYTHIA 8.2 Monash 2013 MC opisuje dane, lecz dla średnich pT przeszacowane przewidywania dla wyższych energii

Aktualizacja FF dla 0 (DSS14) z uwzględnieniem rezultatów ALICE

Obliczenia NLO przeszacowują dane o 20% - 60% dla 0 i 50 % - 100 % dla Pożądana aktualizacja funkcji

fragmentacji (jak zostało uczynione dla pionów i kaonów)

Widma neutralnych mezonów w zderzeniach pp

0.9 , 7 TeV: B. Abelev, AM et al. (ALICE) PLB 717(2012) 162. 2.76 TeV: B.Abelev, AM et al. (ALICE) EPJC 74 (2014) 3108; S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJC 77 (2017) 339. 8 TeV: S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJC 78 (2018) 263 NLO: PRD 91 (2015) 1, 014035

Produkcja mezonów w p-Pb przy sNN = 5.02 TeV

Dane opisane przez funkcję Tsallisa

Model EPOS3 opisuje spektrum 0 w całym zakresie Spektrum odtworzone dla pT < 4 GeV/c

Model VISHNU (hydro) opisuje niskopędowy obszar

Dobry opis widma 0 przy pomocy obliczeń NLO pQCD, lecz zawodzą dla dla dużych pT


EPOS3: K.Werner et al., PRC89 (2014) 064903. VISHNU: C.Shen at al., PRC95 (2017) 014906. CGC: T.Lappi et al., PRD88 (2013) 114020.

Szeroki zakres pT: 0.3 < pT < 20 GeV/c (0) 0.7 < pT < 20 GeV/c ()

S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJ C78 (2018) 624

Produkcja mezonów w różnych klasach centralności p-Pb przy sNN = 5.02 TeV

Widma mezonów 0 i zmierzone w 4 klasach geometrii zderzenia Rozszerzony zakres pT do 40 GeV/c przy pomocy danych z trygerem PHOS


NSD p-Pb0-100%: EPJ C78 (2018) 624

Porównanie z modelami

Oba generatory MC: DPMJet i EPOS-LHC niedoszacowują dane dla dużych pT dla każdej klasy centralności

Dane przy niskich pT lepiej opisane przez EPOS-LHC niż DPMJet



Rozszerzony zakres do pT = 20 GeV/c dla 0 przy sNN = 2.76 TeV w porównaniu do B.Abelev, AM et al. (ALICE) PLB EPJ C74 (2014) 3108

Pierwszy pomiar widma produkcji mezonu w zderzeniach Pb-Pb na LHC Nowy rezultat widm 0 w kilku klasach centralności przy sNN = 5.02 TeV w zakresie

0.4 < pT < 30 GeV/c Dobry opis obszaru małych pT, zły opis lub brak opisu dla wysokich pT

Widma neutralnych mezonów w Pb-Pb przy sNN = 2.76 i 5.02 TeV

S.Acharya, AM et al. (ALICE) PRC98 (2018) no.4, 044901

Stosunek /0 i skalowanie mT

Uniwersalny charakter stosunku /0 dla różnych systemów i energii

Stała wartość powyżej pT = 3.5 GeV/c Stosunek dobrze opisany przez obliczenia NLO

podczas gdy źle opisywane są pojedyncze spektra Pierwsza obserwacja łamania skalowania mT

Statystyczna znaczącość 6.2σ poniżej 3.5 GeV/c dla zderzeń pp przy s = 8 TeV

Wskazówka odchylenia od zachowania jak w pp dla średnich pT w 0-10 % centralnych zderzeniach Pb-Pb przy sNN = 2.76 TeV

Duże znaczenie precyzyjnych pomiarów


EPJC 78 (2018) 263

C = 0.455 0.006 (stat) 0.014 (sys)

C = 0.457 0.013 (stat) 0.018 (sys)

EPJC 77 (2017) 5,339

PRC98 (2018) no.4, 044901

Stosunek /0 w p-Pb przy sNN = 5.02 TeV

Łamanie skalowania mT przy niskich pT

Podobny trend widoczny w modelach HIJING, DPMJet i skalowania mT

Dobry opis danych przez modele hydrodynamiczne VISHNU i EPOS3 dla niskich pT

Jednak EPOS3 przeszacowuje stosunek dla dużych pT (odbicie niedoskonałości opisu widma )

Brak zależności od centralności

Różnica pomiędzy stosunkiem /0 and K/ dla małych pT


C = 0.483 0.015 (stat) 0.015 (sys)

EPJ C78 (2018) no.8, 624

Czynnik modyfikacji jądrowej


Bardzo duże tłumienie (RAA ~ 0.1) w centralnych zderzeniach Pb-Pb powyżej pT 3 GeV/c

Formowanie gorącej i gęstej materii QCD

Zależność od centralności

Podobne tłumienie dla dwu energii zderzenia Pb-Pb

Zgodne z jednością powyżej 2 GeV/c dla p-Pb

tłumienie jest efektem stanu końcowego, a nie początkowego

Podobne tłumienie dla 0 i dla dużych pędów tłumienie na poziomie partonowym, a nie hadronowym

Zgodność rezultatów neutralnych mezonów z naładowanymi hadronami

Zależność RAA od energii zderzenia sNN dla 0

Podobny kształt RAA(0) dla sNN = 2.76 TeV i sNN = 200 GeV

Im wyższa energia zderzenia tym większe tłumienie

Tłumienie zaczyna się pomiędzy sNN = 17.3 GeV i sNN = 39 GeV


ALICE: EPJC 74 (2014) 10, 3108 PHENIX: PRL 109 (2012) 152301 PHENIX: PRL 101 (2008) 232301 WA98: PRL 100 (2008) 242301

RAA dla neutralnych mezonów w Pb-Pb przy sNN=2.76 TeV

Modele Vitev oraz Djordjevic opisują obie centralności dla 0

Model NLO DCZ opisuje tłumienie w centralnych zderzeniach Pb-Pb dla 0 ale powyżej pomiarów

Model WHDG poniżej pomiarów

Modele NLO DCZ i WHDG najprawdopodobniej mają za mały lub zbyt duży wkład od gluonów w stosunku do kwarków


RAA dla mezonów 0 w Pb-Pb przy sNN = 5.02 TeV

Dość dobry opis modelowy Odtworzona zależność od centralności


Djordjevic: PRC94 (2016) 044908 Straty energii w ewoluującej plazmie QGP o skończonym rozmiarze Vitev: PRD93 (2016) 074030 Teoria Soft-Collinear Effective Theory dla propagacji dżetów w materii

Czynnik modyfikacji jądrowej QpA w zależności od centralności w p-Pb

Brak silnej zależności od centralności dla estymatora ZNA

Silna i podobna zależność dla estymatorów V0A i CL1

Silna zależność QpA od rapidity gap do estymatora centralności 2019-03-28 Adam Matyja 31

ZNA: ||>8.7, Pb side V0A: 2<||<5.1, Pb side CL1: ||<1.4

ZNA V0A CL1

Czynnika modyfikacji jądrowej QpA w zależności od typu cząstki

Podobny trend dla mezonów 0 and dla każdej klasy centralności i estymatora Wzmocnienie około pT 3 GeV/c dla h (protony?) Mezony D0 zgodne z neutralnymi mezonami 2019-03-28 Adam Matyja 32

ZNA V0A CL1

ZNA V0A CL1

centralne centralne centralne

peryferyczne peryferyczne peryferyczne

h: PRC91 (2015) 064905 D0: JHEP 1608 (2016) 078

Zależność RAA od typu cząstki

Podobny poziom tłumienia powyżej pT10 GeV/c Podobne tłumienie dla neutralnych pionów i naładowanych hadronów Hierarchia w tłumieniu (RAA(D)>RAA()) przy niskich pT?

Rekombinacja? Różne masy kwarków? Różna siła kolektywnego wypływu (flow)?


Perspektywy pomiaru neutralnych mezonów w zderzeniach pp przy energii s = 13 TeV

Rekonstrukcja małej podpróbki danych z roku 2015

Bez niektórych kalibracji

Metody: EMCal, PHOS, PCM

Pełna próbka (x20) pozwoli na bardzo precyzyjne pomiary

możliwe pomiary mezonów ’ i


Korelacje foton-dżet Mechanizm produkcji przypadków foton – dżet

Rozpraszanie Comptona (dominuje na LHC)

Anihilacja

Fotony nie oddziałują silnie

E Eparton Ejet dobre oszacowanie energii dżetu

Badania fragmentacji dżetów w medium z lepszym oszacowaniem energii dżetu oraz mniejszymi niepewnościami

Ale mniejsza statystyka z powodu stałej elektrosłabej

Kalibracje w toku symulacje dla: L = 7 pb-1

Topologia 1: dżet rekonstruowany tylko z naładowanych cząstek w TPC, foton w EMCal

Topologia 2: dżet rekonstruowany z neutralnych (EMCal) i naładowanych (TPC) cząstek, foton w DCal lub PHOS

Realne wydajności rekonstrukcji

104 przypadków dla Topologii 1 powyżej pT = 20 GeV/c

4 103 przypadków dla Topologii 2 powyżej pT = 20 GeV/c


Rozpraszanie Comptona

Anihilacja

Grant NCN: DEC-2012/05/D/ST2/00855 Kierownik: Adam Matyja

Przewidywania dla korelacji foton-dżet

Obszar pTjet < 10 GeV/c zdominowany przez fałszywe

dżety

Drugie maksimum dla rjet, 0.2

Zarówno zwiększenie pędu fotonu jak i dżetu redukuje przyczynek od fałszywych dżetów

Podwyższenie wymagania na pęd cząstek składowych dżetu również redukuje niepożądany przyczynek lecz tracimy możliwość studiowania miększej fragmentacji

Zwiększenie parametru rozdzielczości Rjet skutkuje miększą fragmentacją


Podsumowanie

Neutralne mezony zostały zmierzone w eksperymencie ALICE w bardzo dużym zakresie pT.

Pomiary neutralnych mezonów pozwalają testować modele inspirowane pQCD oraz parametryzacje funkcji gęstości partonów i funkcji fragmentacji Przewidywania NLO pQCD powyżej zmierzonego przekroju czynnego na produkcję

mezonów 0 (o 20-60%) i (o 50-100%).

Po raz pierwszy zaobserwowano znaczące łamanie skalowania mT dla pT<3 GeV/c w zderzeniach pp, p-Pb i Pb-Pb.

Widma mezonów 0 (i ) zmierzone w Pb-Pb przy sNN=2.76 i 5.02 TeV Podobne RAA (0) dla dwóch energii, Duże tłumienie formowanie gorącej i gęstej materii, Modele Vitev i Djordjevic odtwarzają centralność i zależność od pT.

Porównanie RAA i RpA wskazuje, że tłumienie produkcji neutralnych mezonów jest efektem stanu końcowego.

Czynnik modyfikacji jądrowej QpA w zderzeniach p-jądro jest podobny dla mezonów 0, i D, a w przypadku zderzeń jądro-jądro RAA () < RAA(D).

Perspektywy precyzyjnych pomiarów widm produkcji neutralnych mezonów i funkcji fragmentacji partonów w dżety dla zderzeń pp przy energii s = 13 TeV są bardzo obiecujące.

Bardzo dobra kalibracja przekłada się na precyzyjne wyniki pomiarów!


Backup


Historia lekkich, neutralnych mezonów 1935 – Hideki Yukawa zaproponował mezony

jako cząstki niosące oddziaływania silne

1947 – odkrycie naładowanych pionów przez C. F. Powell’a w eksperymencie promieniowania kosmicznego

1950 – potwierdzenie istnienia neutralnych mezonów 0 poprzez rozpad na dwa fotony

1961 – odkrycie mezonu na akceleratorze Bevatron LBNL w rozpadzie na +-0

1961 – wprowadzienie „Scieżki Ośmiokrotnej” Gell-Mann w celu uszeregowania różnych odkrywanych cząstek

1964 – model kwarków – Gell-Mann i Zweig

1973 – pierwszy pomiar różniczkowego przekroju czynnego mezonu 0 (CERN, Intersecting Storage Ring, ISR)

1976 – pierwszy pomiar widma produkcji mezonu (CERN, ISR)


Mezony pseudoskalarne: JPC = 0-+

Faktoryzacja przekroju czynnego

Twierdzenie o faktoryzacji pozwala na rozdzielenie członów perturbacyjnych od nieperturbacyjych

fa/h(x, 2FI) – funkcje gęstości partonów (PDF) opisują strukturę hadronów,

Dh/c(z, 2FF) – funkcje fragmentacji (FF) partonów w hadron

abcX(x1,x2,2R,Q2) – przekrój czynny na poziomie partonowym

Q – przekaz czteropędu

– skala faktoryzacji lub renormalizacji

x = pLi / pL

h– stosunek pędu partonu i do pędu hadronu

z = ph/pi – stosunek pędu hadronu powstałego z partonu do pędu partonu


𝐸𝑑3𝜎

𝑑𝑝3 = 𝑓𝑎|ℎ1(𝑥1, 𝜇

2𝐹𝐼)

𝑎,𝑏,𝑐

× 𝑓𝑏|ℎ2(𝑥2, 𝜇

2𝐹𝐼) × 𝐷ℎ|𝑐(𝑧𝑐 , 𝜇𝐹𝐹

2 ) × 𝑑𝜎 𝑎𝑏→𝑐𝑋(𝑥1, 𝑥2, 𝜇2𝑅, 𝑄

2)

h1 h2 h X

^

41 2019-03-28

Kalibracja Kr – systematyka wewnętrzna

IROC

OROC

krótkie średnie długie

Efekt brzegowy → poprawiany w fazie korekcji

Radialna Azymutalna

Kształt histogramów odwzorowuje mechaniczną deformację płaszczyzny padów

Sektor-po-sektorze

Adam Matyja

Pomiar centralności w zderzeniach Pb-Pb


Phys. Rev. C 88, 044909 (2013)

Obserwable przy wyznaczaniu centralności Krotność cząstek naładowabych w VZERO

Energia w kalorymetrze ZDC

SPD do badania systematyki

Liczba źródeł cząstek

f Npart + (1 - f) Ncoll

Liczba cząstek pochodzących z każdego źródła zadana przez ujemny rozkład dwumianowy (, )

Dopasoanie modelu Glaubera do przekroju czynnego 100% wydajność trygera

Zaniedbywalne tło

→ opis ~ 90% całkowitego przekroju czynnego

z INELNN

= 64 5 mb

< 1% zgodność (0-70%) Npart z dopasowaniem Glauber

3.5 % zderzeń peryferycznych (>70%)

Klasy centralności zdefiniowane odpowiednio dla nieelastycznego przekroju czynnego w zderzeniach Pb-Pb

Shower shape


0 production spectrum in pp @ 5 TeV comparison


Functions

• Tsallis

• Hagedorn

• Power law

• Two Component Model (TCM)


neutralnych mezonów w eksperymencie alice?bourquin, gaillard, npb 114 (1976) 334. różniczkowy...

Documents