Презентация на тему: Физика столкновений тяжелых ионов

Физика столкновений тяжелых ионов

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

Фазовые переходы в сжатой и нагретой ядерной материи фазовая диаграмма состояния адронной материи плотность энергии как функция температуры

Пространственно-временная картина ядро-ядерных взаимодействий

Сигналы нового состояния вещества жесткие сигналы («реликтовое излучение») (e+e-, γ, γγ, струи, J/ψ подавление) мягкие (адроны) (коллективные течения, корреляции, выходы странных частиц) Вывод: новый механизм генерации дилептонов на ранней стадии (кварк-антикварковая аннигиляция, восстановление киральной симметрии)

КГП на RHIC

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

The ATLAS detector

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

Acceptance

ATLAS Physics Rates 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-->

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

Vector meson production Vector mesons production (photon-pomeron interaction)

AuAu -> r0Au*Au* 200 GeV 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

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

Interference Efficiency corrected t 1764 events total R(t) = Int(t)/Noint(t) Fit with polynomial dN/dt =A*exp(-bt)[1+c(R(t)-1)] A is overall normalization b is slope of nuclear form factor b = 301 +/- 14 GeV-2 304 +/- 15 GeV-2 syst. uncertainties: ±8(syst)±15%(theory) c=0 -- > no interference c=1 -- > “full” interference Data and interference model match c = 1.01 +/- 0.08 0.78 +/- 0.13

Types of trigger Topology trigger + ZDCs (r0 in TPC + signals in forward (zero degree calorimeters) Topology trigger + West ZDC: Au+d->rAu+pn required break up d Topology trigger + both ZDC: Au+Au->rAuAu+Xn Backgrounds peripheral hadronic events cosmic rays, beam gas interactions, pile-up

Y–> μ+μ- (CombinedMuon)

Plans on LHC: ALICE, ATLAS