Hades
Download
1 / 34

Кирилл Лапидус, ИЯИ РАН - PowerPoint PPT Presentation


  • 109 Views
  • Uploaded on

Научная сессия-конференция секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий». Исследование образования электрон-позитронных пар в нуклон-нуклонных взаимодействиях на установке HADES. Кирилл Лапидус, ИЯИ РАН. Декабрь 2008 ИФВЭ, Протвино. Outline of the talk.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Кирилл Лапидус, ИЯИ РАН' - caldwell-mullins


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Hades

Научная сессия-конференция секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Исследование образования электрон-позитронных пар внуклон-нуклонных взаимодействиях на установке HADES

Кирилл Лапидус, ИЯИ РАН

Декабрь 2008

ИФВЭ, Протвино


Outline of the talk секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

  • HADES experiment

  • Elementary collisions: what’s peculiar?

  • Experimental results

  • Physical interpretation and discussion

  • Summary


Experimental observables in nuclear collisions dileptons
Experimental observables in nuclear collisions секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»: dileptons

  • Produced during all stages of collision

  • Do not interact strongly

  • Kinematical characteristics are not disturbed by surrounding media

  • Serious experimental challenge

e+

Features of electromagnetic probes

e–

Drawbacks


HADES experiment секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Location: GSI, Darmstadt

Ultimate goal: study of chiral symmetry restoration at non-zero μB

Program: vector meson spectroscopy and study of elementary channels,

investigation of dilepton production in heavy ion colissions

HADES (SIS18):

1-2 AGeV

/N = 1-3

T < 80 MeV

“resonace matter”


The collaboration

SIS секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

The Collaboration

  • Catania (INFN - LNS), Italy

    • Cracow (Univ.), Poland

      • Darmstadt (GSI), Germany

        • Dresden (FZD), Germany

          • Dubna (JINR), Russia

          • Frankfurt (Univ.), Germany

          • Giessen (Univ.), Germany

          • Milano (INFN, Univ.), Italy

          • Munich (TUM), Germany

          • Moscow (ITEP,INR), Russia

          • Nicosia (Univ.), Cyprus

          • Orsay (IPN), France

        • Rez (CAS, NPI), Czech Rep.

      • Sant. de Compostela (Univ.), Spain

    • Valencia (Univ.), Spain

  • Coimbra (Univ.), LIP, Portugal

GSI


High Acceptance Dielectron Spectrometer секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

  • Pair acceptance

  •  0.24 (0.35)

  • Full azimuth, polar angles 18o-85o

  • Particle identification:

    • RICH: CsI solid photocathode, C4F10 radiator

    • Time Of Flight: Scintillator paddles  MUL limitation <450, RPC from 2009

    • Pre-Shower:pad chambers & lead converter

  • Momentum measurement

    • Magnet: B = 0.36 Tm

    • MDC: 24 Midi Drift Chambers, single-cell resolution  140 m


Lepton Identification with HADES секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Drift Chamber:

Track reconstruction

Pre-Shower condition

RICH pattern

e-

+

+

+

momentum ∙ polarity

velocity vs momentum

C+C 2 AGeV


HADES Experimental Program секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

АА

2002 12C+12C 2 AGeV

200412C+12C 1 AGeV

2005 Ar+KCl 1.76 AGeV

NN

2004 p+p 2.2 GeV

2006 p+p 1.25 GeV

2007 d+p (n+p) 1.25 AGeV

2007 p+p 3.5 GeV

PRL

PLB

pA? September/October 2008 p+Nb 3.5 GeV

Future: heavier systems, pion beam,

HADES8 at SIS100


Nucleus-nucleus collisions at секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»1GeV/u

1988—1993 at Bevalac, LBL

DLS

R. J. Porter et al.,

Phys. Rev. Lett. 79 (1997) 1229.


Calculation: секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» E.L.Bratkovskaya et al.

Phys. Lett. B445 (1999) 265

Calculation: Ernst et al.

Phys. Rev. C58 (1998) 447

Calculation: C. Fuchs et al.

Phys. Rev. C68(2003) 014904

1 AGeV

What is Puzzling at 1 AGeV?

DiLepton Spectrometer (DLS) at the Bevalac: e+e- pairs (1988-1993)

DLS Data: R.J. Porter et al.: Phys.Rev.Lett. 79 (1997) 1229

DLS puzzle!

Is the DLS data wrong?

Or is something important missing in the theoretical calculations?


Dilepton measurements landscape секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»


Nucleus-nucleus collisions at секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»1GeV/u

DLS

HADES

R. J. Porter et al.,

Phys. Rev. Lett. 79 (1997) 1229.

G. Agakishiev et al.,

Phys. Lett. B 663 (2008) 43.


Nucleus-nucleus collisions at секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»1GeV/u

Discrepancy of the data with cocktail of long lived components (mainly eta):

established by DLS, confirmed by HADES (results agree)

excess factor Y_tot/Y_eta = 6.8


Study of elementary collisions секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Origin of the excess?

Specific nuclear environment effects?

Poor knowledge of NN contribution?

Need to study elementary reactions in this energy regime

2006: p + p 1.25 GeV

2007: d + p 1.25 GeV/u (tagging of QF np)

Note: eta production threshold is 1.27 GeV


np bremsstrahlung секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Promising candidate: neutron-proton bremsstrahlung

  • Radiation of (virtual) photon in NN scattering

  • sigma_np >> sigma_pp

  • recent theoretical consideration by L.P. Kaptari and B. Kämpfer, NPA 764 (2006) 338, gives much bigger cross section than previous calculations

  • no definitive predictions, see also R. Shyam and U. Mosel, PRC 67 (2003) 065202

    Bottomline:

    np-brem predicted to be very important process in context of pair production at energies ~1 GeV/u

    Need for experimental study


Транспортная модель секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» HSD:«новый» np-brem

DLS 1.04 GeV

HADES 1 AGeV

HADES 2 AGeV

E.L. Bratkovskaya, W. Cassing arXiv:0712.0635 [nucl-th]


quasi-free np reaction within IA секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

spectator proton

deuteron

spectator p:

small angles (pt), p ~ pd/2

reaction p:

larger angles (pt), p < pd/2

neutron

proton

reaction proton

e+ e–X

np selection:

need to register spectator proton in very forward direction


dp experiment with Forward Wall секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

HADES

FW

2 m

deuteron

beam

spectator proton

7 m


Forward Wall секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Scintillator hodoscope located 7 meters downstream the target

7.1 deg

  • Information from the Wall:

    • Time of flight

    • Coordinate of the fired cell

    • TAT ~ dE/dx

FW acceptance to spectator protons

92%

89%


Angular distributions: comparison with PLUTO секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Spectator tagging is under control


Experimental tests of IA секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Ed = 9.3 GeV

V. Punjabi et al.

Phys. Rev. C 39 (1989) 608

V. Ableev et al.

Nucl. Phys. A 393 (1983) 491

Ed = 2.1 GeV

Ed = 0.76 GeV

M. Abdel-Bary et al.

COSY-TOF Eur. Phys. J. A 29 (2006) 353

IA works fine up to 200 MeV/c

Above 200 MeV/c:

pion exchange, 6q contribution, etc.


Experimental tests of IA: HADES data секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

V. Punjabi et al.

Phys. Rev. C 39 (1989) 608

Ableev et al.

Nucl. Phys. A 393 (1983) 491

M. Abdel-Bary et al.

COSY-TOF Eur. Phys. J. A 29 (2006) 353

HADES


QF np: raw pair spectra секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

FW cuts (np selection):

1. fwMult > 0

2. search for particle with

1.6 GeV < p < 2.6 GeV

Pair cuts:

1. no double hit

2. openangle > 9.

3. closestnonfitted cuts

4. RKchi2 < 100000.

BG: arithmetical mean

Normalization:

Nel = 5.41E+9

sigma_ppel = 22.1 mb

sigma_pi = 8 + 0.56 mb

Npi = 2.1E+9

preliminary

Note:

~2200 pairs above pi0

Nice S/B ratio


Correlation with Wall: секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

II. Polar angle

spectator proton

deuteron

FSI

proton

reaction proton

e+ e–X

Spectra measured at very small FW angles shows same pair excess!


np versus pp (efficiency corrected) секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

T. Galatyuk analysis

strong isospin dependence

preliminary

preliminary

preliminary


Comparison with PLUTO секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»* cocktails

T. Galatyuk analysis

R. Trebacz PLUTO simulations

A. pp data is almost saturated by delta Dalitz

B. np shows strong excess over delta + subthreshold eta

C. clear need for additional sources: np-brem, excitation of resonances

preliminary

preliminary

*PLUTO — Monte Carlo event generator

arXiv:0708.2382 [nucl-ex]


Preparing experimental cocktail секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Mean of properly scaled yields

in pp and np versus CC data

Overlap suggests that the observed

yield in CC is caused by np channel

Absence of extra dilepton

sources in nucleus collisions at

this energy regime?

preliminary


Summary секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

  • First measurement of dilepton production in QF np

  • np/pp: strong isospin dependence of the pair yield

  • np data can’t be described by conventional cocktail

  • Experimental cocktail saturate C+C data

  • Outlook:

  • Extracting additional sources: np bremsstrahlung, resonance contribution

  • Differential analysis with Wall


Collaboration секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»


Additional slides

Additional slides секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»


QF np: efficiency corrected spectra секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

Efficiency correction

based on apr06 pp data

Minimum efficiency

cut applied: 5% for single leg

F_LVL2 = 0.85

F_FW = 0.84

Systematic error from Wall: < 10%

1. registration efficiency 2. time resolution

preliminary


np/pp channels separation секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

PLUTO proton momentum distributions from np and pp channels

(within Wall acceptance, smeared by time resolution)

np

pp

Selection of optimal momentum window to purify np


Acceptance to np/pp reactions секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий»

and purity of resulting spectra

M < 140

M > 140

np

For 1.6 < p < 2.6 GeV/c simulation gives:

np acceptance: 84%

np share in the cocktail: 97%

pp contamination: less than 2% for M > 140 GeV/c2

M < 140

M > 140

pp


ad