Презентация "Физика столкновений тяжелых ионов" – проект, доклад

Физика столкновений тяжелых ионов Емельянов В. М.

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

VRVS MEETING

Содержание Введение Фазовые переходы в сжатой и нагретой ядерной материи Пространственно-временная картина АА взаимодействий Уроки RHIC Столкновения тяжелых ионов на LHC Ультрапериферические столкновения на LHC Заключение

плотность энергии как функция температуры

фазовая диаграмма состояния адронной материи

Фазовые переходы в сжатой и нагретой ядерной материи

Пространственно-временная картина ядро-ядерных взаимодействий

197Au 197Au

Сигналы нового состояния вещества

Жесткие сигналы

мягкие (адроны) (коллективные течения, корреляции, выходы странных частиц)

жесткие сигналы («реликтовое излучение») (e+e-, γ, γγ, струи, J/ψ подавление)

1. Дилептоны SPS RHIC

Вывод: новый механизм генерации дилептонов на ранней стадии (кварк-антикварковая аннигиляция, восстановление киральной симметрии)

прямые фотоны КГП на RHIC

D. d’Enterria, D. Perresounko nucl-th/0503054

thermal prompt DATA = prompt + thermal

4. Струи qq → qq струя адронов

Струя в адронной среде

q g … AA pp — “jet quenching” — выход подавлен

— дебаевский радиус экранирования

Корреляция подавления J/ψ и увеличения выхода странных частиц

Струи в Au+Au и d+Au и p+p

нет подавления в p+p и d+Au

“in” и “out” струи подавляются по разному!

Адронные пробники нового состояния вещества

Коллективное течение

— азимутальный угол

— коэффициент Фурье

b<7 fm (nch/nmax>0.5) p<1.5 ГэВ — гидродинамика

(отношение числа валентных кварков)

v2 описывается течением кварков и глюонов с очень малой вязкостью

гидродинамика

гидродинамика нарушена для

The ATLAS detector Length 44m Height 22m

ATLAS physics program

Global variable measurement dN/dη dET/dη elliptic flow azimuthal distributions Jet measurement and jet quenching Quarkonia suppression J/Ψ  p-A physics Ultra-Peripheral Collisions (UPC) Idea: take full advantage of the large calorimeter and μ-spectrometer

Direct information from QGP

Acceptance

A few key numbers and maybe a plot. ~ 8,000 collisions per second luminosity ~ 10^27 cm-2s-1 1 month is 10^6 seconds implies possible samping of 10^10 min bias and 10^9 central Pb-Pb events. 5 bbar per central event. Direct photons --> With central barrel in one month running for central events: 1e3 counts at 60 GeV in 1 GeV pt bin! Jets --> B Jets-->

ATLAS Physics Rates

Color screening prevents various ψ, , χ states to be formed when T→Ttrans to QGP (color screening length < size of resonance)

Quarkonia suppression

Modification of the potential can be studied by a systematic measurement of heavy quarkonia states characterized by different binding energies and dissociation temperatures ~thermometer for the plasma

Upsilon family (1s) (2s) (3s) Binding energies (GeV) 1.1 0.54 0.2 Dissociation at the temperature ~2.5Ttrans ~0.9Ttrans ~0.7Ttrans =>Important to separate (1s) and (2s)

Ultraperipheral collisions

The two nuclei geometrically “miss” each other b > 2RA Ions are source of fields photons sgg ~ Z4 pomerons sgp ~ Z2A2 – for ‘heavy’ states sgp ~ Z2A5/3 - for lighter mesons Photon and pomeron can couple coherently to the nuclei if its have: Small transverse momentum: pT < h/RA~ 90 MeV Maximum longitudinal component pL < gh/RA ~ 100 GeV

Pomeron carry the strong interaction but is colorless and it has the quantum number of the vacuum JP = 0++

Eγ ~ 3 (80) GeV at RHIC (LHC) Wγγ ~ 6 (160) GeV at RHIC (LHC)

Vector mesons production (photon-pomeron interaction)

σ(AA->AAY) = 150 mb L = 4*1026 cm-2s-1, H = 0.06 Hz, Br(Y->mm) = 2.48% => ~1500 Y/month (month ~ 106 sec)

Vector meson production r, w, F, J/Y ,Y

AuAu -> r0Au*Au* 200 GeV Signal region: pT<0.15 GeV r0 Rapidity After detector simulation

1.7 million ZDC coincidence triggers in 2002 Require a 2 track vertex p+p+ and p-p- model background scaled up to 2 single (1n) and multiple (Xn) neutron production 1n mostly from Giant Dipole Resonance Cross section and rapidity distribution match soft Pomeron model

STAR Preliminary

Interference

2 indistinguishable possibilities Interference!! 2-source interferometer with separation b r is negative parity For pp, AA parity transform -> s ~ |A1 - A2eip·b|2 At y=0 s=s0[1 - cos(pb)] For pbar p: CP transform -> s ~ |A1 + A2eip·b|2 b is unknown Reduction for pT <<1/

r0 w/ mutual Coulomb dissoc. 0.1< |y| < 0.6

t (GeV/c)2 dN/dt int noint