Przekaz liczby barionowej w zderzeniach hadron-hadron, hadron-jądro i jądro-jądro

1. Przekaz liczby barionowej wzderzeniachhadron-hadron, hadron-jądro i jądro-jądro P.Szymański Zespół NA49 Przekaz liczby barionowej

2. Plan Przekaz liczby barionowej Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania pPb Oddziaływania PbPb Podsumowanie

3. Plan Przekaz liczby barionowej Wstęp • Cel badań – co się dzieje z liczbą barionową? • Modele • Sposób opisu danych doświadczalnych • Bariony netto – po odjęciu barionów z par BB • Stan badań doświadczalnych – oddziaływania pp • Poszerzenie zakresu badań–oddziaływania pA i AA

4. Pytania Przekaz liczby barionowej • Gdzie „znajduje” się liczba barionowa? • Co się z nią dzieje w zderzeniu barionów? • Brak ilościowych przewidywań teoretycznych • podejście perturbacyjne nie działa„Miękki” sektor QCD – większość  • Modele parametryzujące dane Potencjalne odpowiedzi

5. Modele Przekaz liczby barionowej • Dual model • Liczba barionowa w di-kwarku, • „Junction picture”(Rossi/Veneziano) • Liczba barionowa w polu gluonów • Liczba barionowa może • podróżowaćna duże odległości

6. Jak opisać dane doświadczalne? N cząstek – redukcja do inkluzywnej produkcjiprotonów Zmienna skalująca: Podłużna przestrzeń fazowa: • po wycałkowaniu po pędzie poprzecznym Najprostszy sposób badania przekazu liczby barionowej Od stanu do stanu początkowego końcowego Przekaz liczby barionowej

7. Trzeba mierzyć również antyptorony Część protonów w stanie końcowym pochodzi z produkcji par barion-antybarion – nic wspólnego z liczbą barionową stanu początkowego • Jeżeli pary o I=0, trzeba odjąć • Jeżeli pary o I=1 ile odjąć? Przekaz liczby barionowej

8. Stan badań eksperymentalnych (xF,pT) Niezadowalający nawet dla najprostszego pomiaruinkluzywnego • Stała tarcza (SPS) • Zderzacz (ISR) • Zderzacz (RHIC) • Zderzacz (LHC) Przekaz liczby barionowej

9. Jak poszerzyć zakres danych?  mean collisions collisions collision • proton-jądro (pA) • jądro-jądro (AA) intensyfikacja przekazu liczby barionowej w zderzeniach wielokrotnych – oddziaływania pA i AA b Co się dzieje gdy liczba zderzeń rośnie ? Przekaz liczby barionowej

10. Podsumowanie Wstępu • Niewystarczające pokrycie przestrzeni fazowej w większości eksperymentów • Przeważnie brak danych uniemożliwia całkowanie po pędzie poprzecznym • Zderzacze: strefa eksperymentalna powinna wydłużać się s dla utrzymania pokrycia przestrzeni fazowej. Dla LHC powinna osiągnąć 500m (wymaga specyficznej konstrukcji maszyny) • Dane z oddziaływań wielokrotnych przydatne– intensyfikacja przekazu liczby barionowej Przekaz liczby barionowej

11. Plan Przekaz liczby barionowej Wstęp Zderzenia elementarne • Eksperyment NA49 • Podwójnie różniczkowy przekrój czynny na produkcję protonów i antyprotonów • Przekrój czynny wycałkowany po pędzie poprz. • Uwzględnienie protonów produkowanych w parach • Faktoryzacja pocisk-tarcza Oddziaływania pPb Oddziaływania PbPb Podsumowanie

12. Eksperyment NA49 (1995-2002, CERN/SPS) Zestaw dużych Komór Projekcji Czasowej(TPC)detektory śladowe połączonez identyfikacją cząstek przezpomiar Przekaz liczby barionowej

13. Pokrycie przestrzeni fazowej przy 6mln przypadków pp protony pT=0.1 GeV/c pT=1.9 GeV/c antyprotonypT=0.1 GeV/c pT=1.5 GeV/c Identyfikacja cząstek : 0<xF<1, 0<pT<2 GeV/c Przekaz liczby barionowej

14. Po wycałkowaniu po pT Trzeba odjąć protony produkowane w parach Przekaz liczby barionowej

15. Wyznaczenie liczby protonów produkowanych w parach-pomiar produkcji antyprotonów czy ? pociski o różnym izospinie ta sama tarcza (faktoryzacja) Do wyznaczenia liczby protonów netto trzeba odjąć 60% więcej antyprotonów Przekaz liczby barionowej

16. Zależność produkcji par barionów od izospinu pocisku rzuca światło na mechanizm ich produkcji Przekaz liczby barionowej Anihilacja kwarków morza Fuzja gluonowa  symetryczne pary BB Ciężkie mezony możliwym źródłem par barionów Bariony „pamiętają” dane pocisku M.Bourquin, J-M.Gaillard Phys.Lett. B59 (1975) 191 q B q B g B g B

17. Czy widać faktoryzację tarcza-pocisk? Szybki proton w jednej półkuli – protony netto w przeciwnej Pocisk bez liczby barionowej •  Dwu-składnikowy mechanizm produkcji cząstek •  Wkład od pocisku i tarczy wyraźnie rozdzielony • Przekaz liczby barionowej między nimi ograniczony do |xF|<0.3 • wyklucza znaczące przesunięcia w pośpieszności przewidywane przez „junction picture” podejście Przekaz liczby barionowej

18. Podsumowanie Zderzeń Elementarnych • Dane NA49 o produkcji protonów i antyprotonów znacznie poszerzają materiał doświadczalny • Produkcja asymetrycznych par barionów – sugeruje inny mechanizm produkcji niż produkcja centralna • Pierwsza obserwacja dwuskładnikowego mechanizmu przekazu liczby barionowej – pocisk i tarcza • Wzajemne przenikanie wkładów od tarczy i pocisku ograniczone do |xF|<0.3 – więzy dla „junction picture” Przekaz liczby barionowej

19. Plan Przekaz liczby barionowej Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania pPb • Centralność zderzenia • Wyznaczona on-line liczba „szarych protonów” • Protony netto w pPb w zależności od centralności • Zmierzona faktoryzacja – bezbarionowy pocisk • Spiętrzenie wkładu od pocisku Oddziaływania PbPb Podsumowanie

20. Oddziaływanie hadron-jądro – centralność zderzenia Przekaz liczby barionowej collisions collision b „uderzone” nukleony powodują emisję „szarych protonów” 0.15<pLAB<1.5GeV/c Liczba zderzeń pocisku zależy od liczby „szarychprotonów” • Dla tej samej liczby zderzeń  produkują więcej szarych protonów niż protony(„mniejszy” pocisk musi uderzyć bardziej centralnie)

21. Oddziaływanie hA – pomiar liczby „szarych protonów” Przekaz liczby barionowej NA49 „centrality detector” • Licznik proporcjonalnyotaczający tarczę256 padów • Włączony w system wyzwalania NA49

22. Produkcja protonów netto w pPb w zależności od centralności zderzenia Przekaz liczby barionowej • dN/dxF dla różnej liczby zderzeń pocisku • ze wzrostem liczby zderzeń pocisku rozkład gęstości protonów netto przesuwa się w kierunku xF=0  znany efekt, myląco zwany „stopping”

23. Czy można wydzielić wkładypocisku i tarczy dorozkładów protonów netto w oddziaływaniach pPb? Przekaz liczby barionowej Pocisk z liczbą barionową netto równą 0: • Już pokazane wyniki w skali log • Konformalne przejście od <>p do <>Pb Spiętrzenie wkładu od tarczy:rośnie liniowo z liczbą zderzeń pocisku

24. Odjęcie zmierzonego wkładu od tarczy od rozkładu protonów netto Przekaz liczby barionowej • Ze wzrostem centralności • istotny wzrost przekazu • liczby barionowej w kierunku xF=0 • Wynik niezależny od modelu (oparty tylko na zachowaniu liczby barionowej)

25. Podsumowanie oddziaływań pPb Przekaz liczby barionowej Centralność zderzenia on-line Protony netto w funkcji liczby zderzeń • Pierwszy raz wyznaczona faktoryzacja tarczy i pocisku – pomiar z bezbarionowym pociskiem • Spiętrzenie wkładu od pocisku liniowe z liczbą zderzeń • Wkład od pocisku – w porównaniu z pp przesunięcie w stronę xF=0 rosnące ze wzrostem liczby zderzeń

26. Plan Przekaz liczby barionowej Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania pPb Oddziaływania PbPb • Wyznaczenie centralności • Pomiar produkcji protonów i antyprotonów • Faktoryzacja • Zależność wkładu od pocisku od centralności Podsumowanie

27. Oddziaływania PbPb Przekaz liczby barionowej  mean collisions • Centralność określona przez: • n par uczestniczących nukleonów •  zderzeń tychże • Wyznaczona z pomiaru liczby • cząstek naładowanych i modelu: • n par nukleon-nukleon • uczestniczących w zderzeniu • para ulega średnio •  zderzeniom

28. Wyznaczenie gęstości protonów netto poprzez pomiar produkcji p ip dla różnych centralności Przekaz liczby barionowej

29. Czy można wydzielić wkłady pocisku i tarczy do rozkładów protonów netto w oddziaływaniach PbPb? Brak jądra bez barionów • można użyć symetrii PbPb do wyznaczenia wkładu od pocisku dla xF=0 • dla xF>0.2 • interpolacja między xF 0. i 0.2  Podobnie jak dla pPb przekaz liczby barionowej rośnie w kierunku xF=0 Efekt mniejszy niż dla pPb przy zbliżonej liczbie zderzeń Przekaz liczby barionowej

30. Podsumowanie oddziaływań PbPb Przekaz liczby barionowej • Centralność zderzenia: n par uczestników zderzających się średnio <> razy • Pomiar produkcji protonów i antyprotonów • Wkład od pocisku wyznaczony dla xF=0 i xF>0.2 • Brak bezbarionowego pocisku • Symetria i ograniczony przepływ między półkulami • Ze wzrostem centralności silniejsze przesunięcie liczby barionowej w kierunku xF=0 • Dla tej samej liczby zderzeń efekt mniejszy niż dla pPb

31. Plan Przekaz liczby barionowej Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania pPb Oddziaływania PbPb Podsumowanie – czego możemy nauczyć się z danych? • porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych • rozpad kaskadowy rezonansów możliwym źródłem przekazu liczby barionowej

32. Porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych Przekaz liczby barionowej pp – dane minimum-bias (nie ma selekcji centralności) • Dyfrakcja: • pp: 15% zderzeń • pA: prawd.  kolejnych zderzeń dyfrakcyjnych: (0.15)  10-5 • 15% najbardziej centralnych • pp: 15% zderzeń • pA: prawd. choć jednego centralnego1-(0.85)  0.56 =5 =5 • pA i AA: w porównaniu z proton-proton • wzbogacone o centralne zderzenia hadronów

33. Porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych Przekaz liczby barionowej Czy jest związek między centralnością zderzenia pp i protonem wstanie końcowym? • Jak wyznaczyć centralność? • Liczba pionów • Ze wzrostem centralności xF protonu maleje. •  • Protony w proton-proton po odjęciu piku dyfrakcyjnego •  • Przekaz l. b. w pp, pA, AA zależy od centralności • Jaka jest przyczyna przekazu liczby barionowej?

34. Kaskadowy rozpad rezonansów możliwym źródłem przekazu liczby barionowej Przekaz liczby barionowej N*(1720) p(938)(770) 75% p(938)(140) 10% M(>2GeV) pp (LEAR) • Wzbudzony układ hadronowy z liczbą barionową • Rozpadający się na obiekty o zbliżonych masach: • Większa centralność: silniejszy przekaz l.b. • Praca nad zbadaniem ilościowym w toku