Fizyka do przodu w zderzeniach proton-proton

Transkrypt

1 Fizyka do przodu w zderzeniach proton-proton Leszek Adamczyk (KOiDC WFiIS AGH) Seminarium WFiIS March 9, 2018

2 Fizyka do przodu w oddziaływaniach proton-proton Fizyka do przodu: procesy dla których obszar małych katów rozpraszania jest istotny p T = px 2 + p2 y y = 1 2 ln( E+p Z E p Z ) η = ln[tg( θ 2 )] Dla s = 2E beam = 14 TeV (200 GeV) y beam = 9.5(5.3) Fizyka do przodu: η > 3(1.5) Dzisiejsze seminarium: η > 8(4)

3 3 Detektory czastek rozproszonych po katami 0 STAR (RHIC) czastki neutralne: n, γ(π 0 ) - ZDC, RHICf protony : STAR RP (Roman Pots - garnki rzymksie (RP)) ATLAS (LHC) czastki neutralne: n, γ(π 0 ) - ZDC, LHCf protony : ATLAS RP ALFA (Absolute Luminosity for ATLAS) AFP (ATLAS Forward Proton)

4 Garnki rzymskie

5 5 Rozpraszanie elastyczne p + p p + p σ x σ θx = const. σ x /σ θx = β σ θx θ, L 1/σx 2 Twierdzenie optyczne: σ tot = 4π Im(f el ) t 0 t = (E beam θ) 2 σtot 2 = 1 16π dn el L 1 + ρ 2 dt gdzie ρ = Re(fel) Im(f el) t 0 t 0

6 Rozpraszanie elastyczne: Pomeron Wymiana Pomeronu = Wymiana obiektu o liczbach kwantowych próżni d σ/d t [mb] Coulomb term Nuclear term * β = 2500 m * β = 1000 m 2 10 * β = 90 m t [GeV ]

7 Oddziaływania dyfrakcyjne hadronów Wymiana Pomeronu = Oddziaływanie dyfrakcyjne hadronów Pomiar protonów do przodu: ξ = (E beam E )/E beam jednoznaczna identyfikacja dyfrakcji (pojedynczej (SD) i centralnej (CD)) SD : MX 2 = ξ s CD : M2 X = ξ 1ξ 2 s y X = log(ξ 1 /ξ 2 )

8 8 Ekskluzywna centralna produkcja p p γ, IP γ, IP M Central Exclusive Production (CEP): p + p p gap M gap p p p IPIP hadrony γγ l + l,γγ, W + W γip mezony vewktorowe Pomiar protonów do przodu: Zapewnia najlepsza z możliwych selekcję przypadków ekskluzywnych. Pomiar przekrojów czynnych w funkcji zmiennych kinemtycznych prootnu, korelacji katowych.

9 9 Inkluzywna dyfrakcja: SD i CD / dη ch dn 1/N ev n ch 2, p > 100 MeV, T τ > 300 ps ATLAS s = 8 TeV η < Data 2012 PYTHIA 8 A2 PYTHIA 8 Monash EPOS LHC QGSJET II-04 MC / Data η Biegnace analizy w STAR i ATLAS dotyczace ogólnej charakterystki procesów dyfrakcyjnych: pomiar różniczkowych przekroi czynnych w funkcji t, ξ krotności czastek naładowych ich rozkładów η i p T rozkładów η i p T czastek identyfinkowanych: π+, π, K +, K, p, p rozkładów η i p T neutralnych czastek dziwnych: K 0, Λ, Λ Wyniki można będzie wykorzystać do justowania generatorów MC wykorzystywanych przy analizach zderzeń przy dużych świetlnościach, interpretacji astrofizycznych kaskad atmosferycznych.

10 10 Inkluzywna dyfrakcja: SD i CD SD: IP + p X CD: IP + IP X

11 Transfer liczby barionowej

12 Centralna ekskluzywna produkcja par π + π, K + K, p p, ρ 0 ρ 0 p + p p + π + + π + p = + 2 M = f 0 (500),ρ, f 0 (980), f 2 (1270), f 0 (1500),... Protony mierzone w detektorach do przodu ( t 0): stłumiona fotoprodukcja Proces zdominowany przez podwójną wymianę Pomeronu (DPE) Proces umożliwia poszukiwanie między innymi glueball i (stanów zwiazanych gluonów) Kandydaci na glueball a : obserwowane rezonanse f 0 (1500, 1700) Potrzebne pomiary prawdopodobieństw rozpadów na różne stany końcowe: π + π, K +, K, ρρ

13 13 Centralna ekskluzywna produkcja par π + π, K + K, p p, ρ 0 ρ 0 Przewidywania dodatkowo zaburzone ze względu na efekty absorpcyjne: Biegnace analizy STAR i ATLAS: pomiary szeregu rożniczkowych przekroi czynnych w celu: testowanie natury Pomeronu i jego sprzężeń z hadronami lepsze zrozumienie efektów absorpcyjnych (istotne dla zrozumienia absorbcji w bardziej złożonych procesach) Analiza szeregu stanów końcowych

14 Centralna ekskluzywna produkcja par π + π : STAR

15 15 Centralna ekskluzywna produkcja par π + π : ATLAS

16 16 Centralna ekskluzywna produkcja par K + K, π + π π + π : ATLAS

17 Podsumowanie Planujemy w tym roku opublikować wyniki: dwóch analiz w eksperymencie STAR dwóch analiz w eksperymencie ATLAS Chcemy skierować kolejne dwie publikacje do akceptacji eksperymentu ATLAS Dane zebrane w eksperymencie STAR przy energii s = 500 GeV czekaja na rekonstrukcje i będa analizowane po zakończeniu bieżacych analiz. Planujemy zbieranie nowych danych w tym roku z detektorem ALFA w specjalnych warunkach β = 90 m Na bieżaco zbieramy i anlizujemy dane z detektora AFP.