Czego możemy się nauczyć z produkcji neutralnych mezonów w eksperymencie ALICE?

Transkrypt

1 Czego możemy się nauczyć z produkcji neutralnych mezonów w eksperymencie ALICE? Adam Matyja Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków Motywacja Detektor ALICE Kalibracja Komory Projekcji Czasowej TPC Kalibracja Kalorymetru Elektromagnetycznego EMCal Neutralne mezony w zderzeniach pp, p-pb and Pb-Pb Widma produkcji Stosunek przekrojów czynnych / 0 i skalowanie m T Czynnik modyfikacji jądrowej R AA Przyszłe pomiary Korelacje fotonów produkowanych bezpośrednio z dżetami Podsumowanie

2 Chromodynamika kwantowa i stała sprzężenia S Teoria oddziaływań silnych Chromodynamika Kwantowa (QCD) Kwantowa teoria pola Ładunek kolorowy (1, 2, 3 lub R, G, B) Cząstki oddziałujące kolorowo: kwarki (6), antykwarki (6) i gluony (8) Trzy rodzaje wierzchołków oddziaływania Siła oddziaływania zależna od przekazu czteropędu biegnąca stała sprzężenia S PDG: PRD 98 (2018) Asymptotyczna swoboda duża skala energii, S < 1, obszar perturbacyjny, małe odległości Uwięzienie kwarków małe skala energii, S 1, obszar nie-perturbacyjny, duże odległości Q - Przekaz czteropędu Adam Matyja 2

3 Plazma kwarkowo-gluonowa (QGP) Uwięzienie koloru: kolorowe obiekty (kwarki i gluony) są uwięzione w białych hadronach Nie zaobserwowano ani swobodnych kwarków ani gluonów 1975 Collins i Perry, a następnie Cabibbo i Parisi postulują istnienie swobodnych partonów powyżej temperatury T 150 MeV ( K) 1978 Shuryak po raz pierwszy używa nazwy plazma kwarkowo-gluonowa (Quark-Gluon Plasma, QGP) QGP mogła istnieć w ułamku pierwszej sekundy po Wielkim Wybuchu (< 10-6 s ) Obliczenia na sieciach przewidują gwałtowny wzrost liczby stopni swobody stanie QGP Adam Matyja 3

4 Ewolucja zderzenia ciężkich jonów 1. Warunki początkowe, np.: model Glaubera opisu jąder 2. Faza przedrównowagowa System osiąga lokalną równowagę termodynamiczną Twarde zderzenia 3. Ekspansja hydrodynamiczna 4. Hadronizacja a) Wymrożenie chemiczne Oddziaływania nieelastyczne zanikają Ustala się skład cząstek T ch 150 MeV b) Kinetyczne wymrożenie a) Ustają oddziaływania elastyczne b) Ustalają się czteropędy c) T fo 100 MeV Adam Matyja 4

5 Pierwsze sygnały plazmy kwarkowo-gluonowej Poszukiwania QGP od lat `80: Akcelerator Bevelac w Lawrence Berkeley Laboratory (LBL), Alternating Gragient Synchrotron (AGS) w Brookhaven National Laboratory (BNL), Super Proton Synchrotron (SPS) w CERN, Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) w BNL, Large Hadron Collider (LHC) w CERN. Przewidywanie tłumienia dżetów jako sygnatury QGP Gyulassy, Plumer: PLB 243 (1990) 432, Wang, Gyulassy: PRL 68 (1992) Odkrycie silnie oddziałującej QGP w eksperymentach na RHIC: STAR: NPA 757 (2005) 102, PHENIX: NPA 757 (2005) 184, PHOBOS: NPA 757 (2005) 28, BRAHMS: NPA 757 (2005) 1. STAR: PRL 91 (2003) Dżet skolimowana wiązka cząstek podążających w jednym kierunku Adam Matyja 5

6 Czynnik modyfikacji jądrowej R AA N coll = pp <T AA > ALICE: PRL 110 (2013) Illustuje efekt działania medium Zawiera efekty stanu początkowego jak i końcowego Stan początkowy: efekt Cronina, nuclear shadowing Efekty stanu końcowego: radiacyjne lub pochodzące od zderzeń straty energii R AA = 1 brak modyfikacji R AA < 1 tłumienie R AA > 1 wzmocnienie Adam Matyja 6

7 Skalowanie m T (masa poprzeczna) Proponowany empiryczny opis produkcji hadronów Bourquin, Gaillard, NPB 114 (1976) 334. Różniczkowy przekrój czynny w funkcji masy poprzecznej: E d3 σ dp 3 = C (m T + a) n hh m T = m 2 + p T 2 Stosunek przekrojów czynnych dla mezonów i 0 : R η/π 0 p T = R η/π 0 a + m η 2 + p T 2 a + m π p T 2 n PHENIX: PRC 75 (2007) AA Pozwala przewidzieć przekrój czynny na produkcje cząstek Adam Matyja 7

8 Dlaczego neutralne mezony? Dobrze znane i określone stany końcowe Produkcja mezonów o dużych pędach poprzecznych w zderzeniach pp jest opisywana przez pqcd Pozwalają na nałożenie ograniczeń na parametry modeli Niosą informację o ośrodku Testy skalowania m T (stosunek / 0 ) Rozwikłanie efektów stanu początkowego i końcowego (zderzenia pp, pa i AA) Stanowią główne źródło tła w analizach fotonów bezpośrednich i analizach dielektronowych AA pp Adam Matyja 8

9 Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) Francja Góry Jura Szwajcaria Lotnisko System Run 1 ( ) Run 2 ( ) pp s = 0.9, 2.76, 7, 8 TeV s = 5, 13 TeV p-pb s NN = 5.02 TeV s NN = 5.02, 8.16 TeV Pb-Pb s NN = 2.76 TeV s NN = 5.02 TeV Xe-Xe s NN = 5.44 TeV Lac Leman Jezioro Genewskie Adam Matyja 9

10 a. ITS SPD Pixel b. ITS SDD Drift c. ITS SSD Strip d. V0 and T0 e. FMD EMCal ZDC Detektor ALICE V0 Identyfikacja śladów (e, h ) PCM (, 0, ) < 0.9, 0 < < 2 TPC komora projekcji czasowej ITS detektor krzemowy EMCal + DCal (, 0, ) Kalorymetr elektromagnetyczny Tryger < 0.7, 80 o < < 187 o 0.22< <0.7, 260 < < 327, ITS DCal PHOS TPC Detektory śladowe rejestrują naładowane produkty rozpadu cząstek neutralnych ZDC PHOS (, 0, ) Kalorymetr na bazie kryształów PbWO 4 Tryger < 0.13, 260 o < < 320 o Rekonstrukcja wierzchołka Detektor mozaikowy ITS V0 and ZDC Wyznaczanie centralności Tryger Adam Matyja 10

11 System detekcji śladów = ITS + TPC 5 m 2.5 m 2.5 m TPC Time Projection Chamber Średnica Długość : 5 m 5 m Akceptancja: = 2, <0.9 Komory odczytu: 72 Liczba padów (3 rodzaje): Pole dryfu: 400 V/cm Maksymalny czas dryfu: 92 s Centralna elektroda HV: 100 kv Gaz: Objętość aktywna: 90 m 3 Ne-CO 2 -N 2 : 85.7% - 9.5% - 4.8% ITS Inner Tracking System Układ 2 warstwy detektorów mozaikowych 2 warstwy detektorów dryfowych 2 warstwy detektorów paskowych Akceptancja: = 2, <

12 Kalibracja piedestałów Określenie elektronicznego piedestału Poziom szumów (szerokość maksimum) 0.7 ADC (700 e - ) Zero Suppression na poziomie elektroniki kompresja rozmiaru przypadków Kalibracja pulserem Czas dryfu Timing Martwe kanały i luźne druty RMS = 5.2 ns przesunięcie pozycji klastra o 140 m (niepewność systematyczna) Kalibracja laserowa Efekt E B (maks. 7 mm poprawka <1%) Pozycjonowanie (alignment) Prędkość dryfu Kalibracja kryptonowa Wzmocnienie gazowe Odpowiedź elektroniki J. Alme, AM et al., NIM A622 (2010) 316 Kalibracja TPC Adam Matyja 12

13 Kalibracja wzmocnienia TPC przy użyciu 83 Kr Cel: określić wzmocnienie gazowe dla każdego padu Procedura: Wstrzyknięcie radioaktywnego 83 Kr (Rb Kr* Kr) Rekonstrukcja klastrów przy pomocy dedykowanego algorytmu klasteryzacji Zebranie charakterystycznego spektrum Dopasowanie funkcji do głównego maksimum (41.6 kev) Poprawka na złe kanały i efekt brzegowy Współczynniki kalibracyjne Ustawienia różnych napięć HV dla wzmocnienia Potrzebna próbka danych: kilka 10 8 przypadków Kr Dokładność pozycji maksimum: << 1% (projekt: 1.5%) Procedura powtarzana co roku lub po zmianie elektroniki Rezultat: Względna zmiana wzmocnienia strona C Zdolność rozdzielcza 4.0 % Zmiana wzmocnienia Główne maksimum (41.6 kev) Adam Matyja 13

14 ALICE EMCal PPR, arxiv: [physics.ins-det](2010). EMCal PHOS Kalorymetry TPC ITS Moduł EMCal EMCal + DCal kalorymetr elektromagnetyczny Szaszłyk: Ołów (76 warstw) i scyntylator (77 warstw) Rozmiar wierzy: 6 cm 6 cm 24.6 cm 20 super-modułów ( / /3) Akceptancja: 80 < < 187, < 0.7 (EMCal) Akceptancja: 260 < < 320, 0.22< <0.7 (DCal) Akceptancja: 320 < < 327, <0.7 (DCal) 428 cm od linii wiązki ~ 20 długości radiacyjnych Energetyczna zdolność rozdzielcza: E ( ) E ( ) E ( )%. PHOS spektrometer fotonowy Kryształy wolframianu ołowiu (PbWO 4 ) kryształów o rozmiarze: cm 3 Akceptancja: 250 < < 320, < 0.13 DCal Energetyczna zd. rodz: Odległość od IP: 4.6 m PHOS crystal /E = 1.3/E 3.6/ E 1.12 % Adam Matyja 14

15 Kalibracja EMCal Kalibracja energii Kalibracja fotodiod (APD) w laboratorium: dokładność 20% Kalibracja przy użyciu promieniowania kosmicznego (MIP): dokładność 10% Kalibracja w kawernie przy użyciu MIP z wiązki: dokładność 7% Kalibracja za pomocą masy niezmienniczej 2 fotonów z 0 : dokładność 3% Testy na wiązce nieliniowość energii w zakresie GeV ok. 1%, 10% dla E<5 GeV Mapa kanałów odczytu Określenie dobrych, złych, martwych, szumiących i gorących kanałów odczytu Kalibracja czasowa Uwzględnia propagację sygnału w przewodach ( 600ns) i odpowiedź elektroniki Zderzenia pp co 25 ns Różnica w taktowaniu LHC (40 MHz) i EMCal (10 MHz) Brak synchronizacji na początku zbierania danych Zmiana ustawień desynchronizacji w trakcie zbierania danych Identyfikacja pile-up, niezbędna w kalibracji energii, pomocna przy mapie złych kanałów, stosowana w każdej analizie Kalibracja temperatury Czujniki temperatury lub system laserów Zmiana wzmocnienia APD o -2.1% na C Precyzja < 3 ns Adam Matyja 15

16 Efektywność kalibracji (Performance) Krzywe strat energii na jonizację bliskie krzywym teoretycznym Bethego-Blocha Zdolność rozdzielcza de/dx: 5.2 % dla pp (projektowana 5.5 %) 6.5% dla 0-5% centralnych zderzeń Pb-Pb Pędowa zdolność rozdzielcza < 2% dla p T < 10 GeV/c Granulacja kalorymetrów odwzorowana w szerokość maksimum mezonów 0 B. Abelev, AM et al. (ALICE), IJMP A29 (2014) Adam Matyja 16

17 Metody pomiaru neutralnych mezonów Metoda masy niezmienniczej: pary fotonów lub wewnętrzne konwersje elektrów h + (PHOS, EMCal) h ( e + e - ) + ( e + e - ) (PCM) Małe prawdopodobieństwo konwersji (~ 8.5 %) jest kompensowane przez dużą akceptancję. Rozpady Dalitza h * ( e + e - ) e + e - Metody hybrydowe (PHOS + PCM, EMCal +PCM) Metoda kształtu kaskady elektromagnetycznej (shower shape) Nałożenie kaskad pochodzących z Entries/N ev wysokopędowych 0 Dystrybucja konwersji Ilość materiału detektora znana z relatywną precyzją 4.5 % Długość radiacyjna X/X 0 = ( ) % Int. J. Mod. Phys. A 29, (2014) long 2 - Długa oś elipsy klastra S. Acharia, AM et al. (ALICE), EPJC 77 (2017) Adam Matyja 17

18 Metody klasteryzacji Algorytm V1 Scala komórki obok siebie powyżej progu energetycznego Kaskady el-mag. z 0 nakładają się dla p T > 6 GeV/c Algorytm V2 Scala komórki (powyżej progu energetycznego) obok siebie, aż napotka minimum Zakres p T <20 GeV/c Algorytm NxN Scala komórki obok siebie w kwadracie NxN z maksimum w środku Zakres p T <15 GeV/c Algorytm V1 z rozplątywaniem (unfolding) Bazuje na V1 Dzieli energię w komórce z nałożonymi kaskadami elektromagnetycznymi na bazie dopasowania profilu kaskady Zakres p T <25 GeV/c V1 NxN V2 V1 + UF Adam Matyja 18

19 Rekonstrukcja neutralnych mezonów Masa niezmiennicza M E E2(1 cos Tło kombinatoryczne oszacowane metodą mieszania przypadków Otrzymanie przypadków sygnałowych (eksponenta + Gauss) i parametryzacja tła rezydualnego (wielomian) Poprawki bazujące na MC i danych Łączenie rezultatów pochodzących z różnych metod ) Neutralne mezony są rekonstruowane Przy różnych energiach zderzenia W różnych systemach (pp, p-pb, Pb-Pb) Poprzez różne metody (detektory) W szerokim zakresie p T Dobra zgodność pomiędzy metodami pozwala na połączenie rezultatów Adam Matyja 19

20 Widma neutralnych mezonów w zderzeniach pp Nowy rezultat widma 0 przy energii s = 5 TeV Mezony 0 i rekonstruowane w szerokim zakresie p T (0.3< p T <40 GeV/c) Potęgowe zachowanie dla dużych p T PYTHIA 8.2 Monash 2013 MC opisuje dane, lecz dla średnich p T przeszacowane przewidywania dla wyższych energii Aktualizacja FF dla 0 (DSS14) z uwzględnieniem rezultatów ALICE Obliczenia NLO przeszacowują dane o 20% - 60% dla 0 i 50 % % dla Pożądana aktualizacja funkcji fragmentacji (jak zostało uczynione dla pionów i kaonów) 0.9, 7 TeV: B. Abelev, AM et al. (ALICE) PLB 717(2012) TeV: B.Abelev, AM et al. (ALICE) EPJC 74 (2014) 3108; S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJC 77 (2017) TeV: S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJC 78 (2018) 263 NLO: PRD 91 (2015) 1, Adam Matyja 20

21 Produkcja mezonów w p-pb przy s NN = 5.02 TeV Szeroki zakres p T : 0.3 < p T < 20 GeV/c ( 0 ) 0.7 < p T < 20 GeV/c ( ) EPOS3: K.Werner et al., PRC89 (2014) VISHNU: C.Shen at al., PRC95 (2017) CGC: T.Lappi et al., PRD88 (2013) S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJ C78 (2018) 624 Dane opisane przez funkcję Tsallisa Model EPOS3 opisuje spektrum 0 w całym zakresie Spektrum odtworzone dla p T < 4 GeV/c Model VISHNU (hydro) opisuje niskopędowy obszar Dobry opis widma 0 przy pomocy obliczeń NLO pqcd, lecz zawodzą dla dla dużych p T Adam Matyja 21

22 Produkcja mezonów w różnych klasach centralności p-pb przy s NN = 5.02 TeV NSD p-pb0-100%: EPJ C78 (2018) 624 Widma mezonów 0 i zmierzone w 4 klasach geometrii zderzenia Rozszerzony zakres p T do 40 GeV/c przy pomocy danych z trygerem PHOS Adam Matyja 22

23 Porównanie z modelami Oba generatory MC: DPMJet i EPOS-LHC niedoszacowują dane dla dużych p T dla każdej klasy centralności Dane przy niskich p T lepiej opisane przez EPOS-LHC niż DPMJet Adam Matyja 23

24 Widma neutralnych mezonów w Pb-Pb przy s NN = 2.76 i 5.02 TeV S.Acharya, AM et al. (ALICE) PRC98 (2018) no.4, Rozszerzony zakres do p T = 20 GeV/c dla 0 przy s NN = 2.76 TeV w porównaniu do B.Abelev, AM et al. (ALICE) PLB EPJ C74 (2014) 3108 Pierwszy pomiar widma produkcji mezonu w zderzeniach Pb-Pb na LHC Nowy rezultat widm 0 w kilku klasach centralności przy s NN = 5.02 TeV w zakresie 0.4 < p T < 30 GeV/c Dobry opis obszaru małych p T, zły opis lub brak opisu dla wysokich p T Adam Matyja 24

25 EPJC 78 (2018) 263 Stosunek / 0 i skalowanie m T EPJC 77 (2017) 5,339 C = (stat) (sys) C = (stat) (sys) PRC98 (2018) no.4, Uniwersalny charakter stosunku / 0 dla różnych systemów i energii Stała wartość powyżej p T = 3.5 GeV/c Stosunek dobrze opisany przez obliczenia NLO podczas gdy źle opisywane są pojedyncze spektra Pierwsza obserwacja łamania skalowania m T Statystyczna znaczącość 6.2σ poniżej 3.5 GeV/c dla zderzeń pp przy s = 8 TeV Wskazówka odchylenia od zachowania jak w pp dla średnich p T w 0-10 % centralnych zderzeniach Pb-Pb przy s NN = 2.76 TeV Duże znaczenie precyzyjnych pomiarów Adam Matyja 25

26 Stosunek / 0 w p-pb przy s NN = 5.02 TeV EPJ C78 (2018) no.8, 624 C = (stat) (sys) Łamanie skalowania m T przy niskich p T Podobny trend widoczny w modelach HIJING, DPMJet i skalowania m T Dobry opis danych przez modele hydrodynamiczne VISHNU i EPOS3 dla niskich p T Jednak EPOS3 przeszacowuje stosunek dla dużych p T (odbicie niedoskonałości opisu widma ) Brak zależności od centralności Różnica pomiędzy stosunkiem / 0 and K / dla małych p T Adam Matyja 26

27 Czynnik modyfikacji jądrowej Bardzo duże tłumienie (R AA ~ 0.1) w centralnych zderzeniach Pb-Pb powyżej p T 3 GeV/c Formowanie gorącej i gęstej materii QCD Zależność od centralności Podobne tłumienie dla dwu energii zderzenia Pb-Pb Zgodne z jednością powyżej 2 GeV/c dla p-pb tłumienie jest efektem stanu końcowego, a nie początkowego Podobne tłumienie dla 0 i dla dużych pędów tłumienie na poziomie partonowym, a nie hadronowym Zgodność rezultatów neutralnych mezonów z naładowanymi hadronami Adam Matyja 27

28 Zależność R AA od energii zderzenia s NN dla 0 Podobny kształt R AA ( 0 ) dla s NN = 2.76 TeV i s NN = 200 GeV Im wyższa energia zderzenia tym większe tłumienie Tłumienie zaczyna się pomiędzy s NN = 17.3 GeV i s NN = 39 GeV ALICE: EPJC 74 (2014) 10, 3108 PHENIX: PRL 109 (2012) PHENIX: PRL 101 (2008) WA98: PRL 100 (2008) Adam Matyja 28

29 R AA dla neutralnych mezonów w Pb-Pb przy s NN =2.76 TeV Modele Vitev oraz Djordjevic opisują obie centralności dla 0 Model NLO DCZ opisuje tłumienie w centralnych zderzeniach Pb-Pb dla 0 ale powyżej pomiarów Model WHDG poniżej pomiarów Modele NLO DCZ i WHDG najprawdopodobniej mają za mały lub zbyt duży wkład od gluonów w stosunku do kwarków Adam Matyja 29

30 R AA dla mezonów 0 w Pb-Pb przy s NN = 5.02 TeV Djordjevic: PRC94 (2016) Straty energii w ewoluującej plazmie QGP o skończonym rozmiarze Vitev: PRD93 (2016) Teoria Soft-Collinear Effective Theory dla propagacji dżetów w materii Dość dobry opis modelowy Odtworzona zależność od centralności Adam Matyja 30

31 Czynnik modyfikacji jądrowej Q pa w zależności od centralności w p-pb ZNA: >8.7, Pb side V0A: 2< <5.1, Pb side CL1: <1.4 ZNA V0A CL1 Brak silnej zależności od centralności dla estymatora ZNA Silna i podobna zależność dla estymatorów V0A i CL1 Silna zależność Q pa od rapidity gap do estymatora centralności Adam Matyja 31

32 Czynnika modyfikacji jądrowej Q pa w zależności od typu cząstki h : PRC91 (2015) D0: JHEP 1608 (2016) 078 ZNA centralne V0A centralne CL1 centralne ZNA peryferyczne V0A peryferyczne CL1 peryferyczne Podobny trend dla mezonów 0 and dla każdej klasy centralności i estymatora Wzmocnienie około p T 3 GeV/c dla h (protony?) Mezony D 0 zgodne z neutralnymi mezonami Adam Matyja 32

33 Zależność R AA od typu cząstki Podobny poziom tłumienia powyżej p T 10 GeV/c Podobne tłumienie dla neutralnych pionów i naładowanych hadronów Hierarchia w tłumieniu (R AA (D)>R AA ( )) przy niskich p T? Rekombinacja? Różne masy kwarków? Różna siła kolektywnego wypływu (flow)? Adam Matyja 33

34 Perspektywy pomiaru neutralnych mezonów w zderzeniach pp przy energii s = 13 TeV Rekonstrukcja małej podpróbki danych z roku 2015 Bez niektórych kalibracji Metody: EMCal, PHOS, PCM Pełna próbka (x20) pozwoli na bardzo precyzyjne pomiary możliwe pomiary mezonów i Adam Matyja 34

35 Korelacje foton-dżet Mechanizm produkcji przypadków foton dżet Rozpraszanie Comptona (dominuje na LHC) Anihilacja Fotony nie oddziałują silnie E E parton E jet dobre oszacowanie energii dżetu Badania fragmentacji dżetów w medium z lepszym oszacowaniem energii dżetu oraz mniejszymi niepewnościami Ale mniejsza statystyka z powodu stałej elektrosłabej Kalibracje w toku symulacje dla: L = 7 pb -1 Topologia 1: dżet rekonstruowany tylko z naładowanych cząstek w TPC, foton w EMCal Topologia 2: dżet rekonstruowany z neutralnych (EMCal) i naładowanych (TPC) cząstek, foton w DCal lub PHOS Realne wydajności rekonstrukcji 10 4 przypadków dla Topologii 1 powyżej p T = 20 GeV/c przypadków dla Topologii 2 powyżej p T = 20 GeV/c Grant NCN: DEC-2012/05/D/ST2/00855 Kierownik: Adam Matyja Rozpraszanie Comptona Anihilacja Adam Matyja 35

36 Przewidywania dla korelacji foton-dżet Obszar p T jet < 10 GeV/c zdominowany przez fałszywe dżety Drugie maksimum dla r jet, 0.2 Zarówno zwiększenie pędu fotonu jak i dżetu redukuje przyczynek od fałszywych dżetów Podwyższenie wymagania na pęd cząstek składowych dżetu również redukuje niepożądany przyczynek lecz tracimy możliwość studiowania miększej fragmentacji Zwiększenie parametru rozdzielczości R jet skutkuje miększą fragmentacją Adam Matyja 36

37 Podsumowanie Neutralne mezony zostały zmierzone w eksperymencie ALICE w bardzo dużym zakresie p T. Pomiary neutralnych mezonów pozwalają testować modele inspirowane pqcd oraz parametryzacje funkcji gęstości partonów i funkcji fragmentacji Przewidywania NLO pqcd powyżej zmierzonego przekroju czynnego na produkcję mezonów 0 (o 20-60%) i (o %). Po raz pierwszy zaobserwowano znaczące łamanie skalowania m T dla p T <3 GeV/c w zderzeniach pp, p-pb i Pb-Pb. Widma mezonów 0 (i ) zmierzone w Pb-Pb przy s NN =2.76 i 5.02 TeV Podobne R AA ( 0 ) dla dwóch energii, Duże tłumienie formowanie gorącej i gęstej materii, Modele Vitev i Djordjevic odtwarzają centralność i zależność od p T. Porównanie R AA i R pa wskazuje, że tłumienie produkcji neutralnych mezonów jest efektem stanu końcowego. Czynnik modyfikacji jądrowej Q pa w zderzeniach p-jądro jest podobny dla mezonów 0, i D, a w przypadku zderzeń jądro-jądro R AA ( ) < R AA (D). Perspektywy precyzyjnych pomiarów widm produkcji neutralnych mezonów i funkcji fragmentacji partonów w dżety dla zderzeń pp przy energii s = 13 TeV są bardzo obiecujące. Bardzo dobra kalibracja przekłada się na precyzyjne wyniki pomiarów! Adam Matyja 37

38 Backup Adam Matyja 38

39 Historia lekkich, neutralnych mezonów 1935 Hideki Yukawa zaproponował mezony jako cząstki niosące oddziaływania silne 1947 odkrycie naładowanych pionów przez C. F. Powell a w eksperymencie promieniowania kosmicznego 1950 potwierdzenie istnienia neutralnych mezonów 0 poprzez rozpad na dwa fotony 1961 odkrycie mezonu na akceleratorze Bevatron LBNL w rozpadzie na wprowadzienie Scieżki Ośmiokrotnej Gell-Mann w celu uszeregowania różnych odkrywanych cząstek 1964 model kwarków Gell-Mann i Zweig 1973 pierwszy pomiar różniczkowego przekroju czynnego mezonu 0 (CERN, Intersecting Storage Ring, ISR) 1976 pierwszy pomiar widma produkcji mezonu (CERN, ISR) Mezony pseudoskalarne: J PC = Adam Matyja 39

40 Faktoryzacja przekroju czynnego h 1 h 2 h X E d3 σ dp 3 = f a h 1 (x 1, μ 2 FI ) f b h2 (x 2, μ 2 FI ) D h c(z c, μ 2 FF ) dσ ab cx (x 1, x 2, μ 2 R, Q2 ) a,b,c Twierdzenie o faktoryzacji pozwala na rozdzielenie członów perturbacyjnych od nieperturbacyjych f a/h (x, 2 FI) funkcje gęstości partonów (PDF) opisują strukturę hadronów, D h/c (z, 2 FF) funkcje fragmentacji (FF) partonów w hadron ^ ab cx (x 1,x 2, 2 R,Q 2 ) przekrój czynny na poziomie partonowym Q przekaz czteropędu skala faktoryzacji lub renormalizacji x = p L i / p Lh stosunek pędu partonu i do pędu hadronu z = p h /p i stosunek pędu hadronu powstałego z partonu do pędu partonu Adam Matyja 40

41 Kalibracja Kr systematyka wewnętrzna Radialna Azymutalna OROC IROC krótkie średnie długie Efekt brzegowy poprawiany w fazie korekcji Sektor-po-sektorze Kształt histogramów odwzorowuje mechaniczną deformację płaszczyzny padów Adam Matyja 41

42 Pomiar centralności w zderzeniach Pb-Pb Obserwable przy wyznaczaniu centralności Krotność cząstek naładowabych w VZERO Energia w kalorymetrze ZDC SPD do badania systematyki Liczba źródeł cząstek f N part + (1 - f) N coll Liczba cząstek pochodzących z każdego źródła zadana przez ujemny rozkład dwumianowy (, ) Dopasoanie modelu Glaubera do przekroju czynnego 100% wydajność trygera Zaniedbywalne tło opis ~ 90% całkowitego przekroju czynnego z INEL NN = 64 5 mb < 1% zgodność (0-70%) N part z dopasowaniem Glauber 3.5 % zderzeń peryferycznych (>70%) Klasy centralności zdefiniowane odpowiednio dla nieelastycznego przekroju czynnego w zderzeniach Pb-Pb Phys. Rev. C 88, (2013) Adam Matyja 42

43 Shower shape Adam Matyja 43

44 0 production spectrum in 5 TeV comparison Adam Matyja 44

45 Tsallis Functions Hagedorn Power law Two Component Model (TCM) Adam Matyja 45