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

Czego możemy się nauczyć z produkcji neutralnych mezonów w eksperymencie ALICE? Adam Matyja Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków 28.03.2019 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

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) 030001 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 2019-03-28 Adam Matyja 2

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 ( 2 10 12 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 2019-03-28 Adam Matyja 3

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 2019-03-28 Adam Matyja 4

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) 1480. 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) 072304 Dżet skolimowana wiązka cząstek podążających w jednym kierunku 2019-03-28 Adam Matyja 5

Czynnik modyfikacji jądrowej R AA N coll = pp <T AA > ALICE: PRL 110 (2013) 082302 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 2019-03-28 Adam Matyja 6

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 0 2 + p T 2 n PHENIX: PRC 75 (2007) 024909 AA Pozwala przewidzieć przekrój czynny na produkcje cząstek 2019-03-28 Adam Matyja 7

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 0 0 0 2019-03-28 Adam Matyja 8

Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) Francja Góry Jura Szwajcaria Lotnisko System Run 1 (2009-2013) Run 2 (2015-2018) 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 2019-03-28 Adam Matyja 9

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 2019-03-28 Adam Matyja 10

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): 557 568 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, <0.9 2019-03-28 11

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 2019-03-28 Adam Matyja 12

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) 2019-03-28 Adam Matyja 13

ALICE EMCal PPR, arxiv:1008.0413 [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 (10 + 4 1/3 + 6 2/3) 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 ( 4.8 0.8) E (11.3 0.5) E (1.7 0.3)%. PHOS spektrometer fotonowy Kryształy wolframianu ołowiu (PbWO 4 ) 3.5 64 56 kryształów o rozmiarze: 2.2 2.2 18 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 % 2019-03-28 Adam Matyja 14

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 20-100 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 2019-03-28 Adam Matyja 15

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) 1430044 2019-03-28 Adam Matyja 16

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 = (11.4 0.5) % Int. J. Mod. Phys. A 29, 1430044 (2014) long 2 - Długa oś elipsy klastra S. Acharia, AM et al. (ALICE), EPJC 77 (2017) 339 2019-03-28 Adam Matyja 17

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 2019-03-28 Adam Matyja 18

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 2 1 12 ) 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 2019-03-28 Adam Matyja 19

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 % - 100 % 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) 162. 2.76 TeV: B.Abelev, AM et al. (ALICE) EPJC 74 (2014) 3108; S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJC 77 (2017) 339. 8 TeV: S.Acharya, AM et al. (ALICE) EPJC 78 (2018) 263 NLO: PRD 91 (2015) 1, 014035 2019-03-28 Adam Matyja 20

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) 064903. VISHNU: C.Shen at al., PRC95 (2017) 014906. CGC: T.Lappi et al., PRD88 (2013) 114020. 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 2019-03-28 Adam Matyja 21

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 2019-03-28 Adam Matyja 22

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 2019-03-28 Adam Matyja 23

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, 044901 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 2019-03-28 Adam Matyja 24

EPJC 78 (2018) 263 Stosunek / 0 i skalowanie m T EPJC 77 (2017) 5,339 C = 0.455 0.006 (stat) 0.014 (sys) C = 0.457 0.013 (stat) 0.018 (sys) PRC98 (2018) no.4, 044901 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 2019-03-28 Adam Matyja 25

Stosunek / 0 w p-pb przy s NN = 5.02 TeV EPJ C78 (2018) no.8, 624 C = 0.483 0.015 (stat) 0.015 (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 2019-03-28 Adam Matyja 26

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 2019-03-28 Adam Matyja 27

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) 152301 PHENIX: PRL 101 (2008) 232301 WA98: PRL 100 (2008) 242301 2019-03-28 Adam Matyja 28

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 2019-03-28 Adam Matyja 29

R AA dla mezonów 0 w Pb-Pb przy s NN = 5.02 TeV Djordjevic: PRC94 (2016) 044908 Straty energii w ewoluującej plazmie QGP o skończonym rozmiarze Vitev: PRD93 (2016) 074030 Teoria Soft-Collinear Effective Theory dla propagacji dżetów w materii Dość dobry opis modelowy Odtworzona zależność od centralności 2019-03-28 Adam Matyja 30

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 2019-03-28 Adam Matyja 31

Czynnika modyfikacji jądrowej Q pa w zależności od typu cząstki h : PRC91 (2015) 064905 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 2019-03-28 Adam Matyja 32

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)? 2019-03-28 Adam Matyja 33

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 2019-03-28 Adam Matyja 34

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 4 10 3 przypadków dla Topologii 2 powyżej p T = 20 GeV/c Grant NCN: DEC-2012/05/D/ST2/00855 Kierownik: Adam Matyja Rozpraszanie Comptona Anihilacja 2019-03-28 Adam Matyja 35

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 2019-03-28 Adam Matyja 36

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 50-100%). 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! 2019-03-28 Adam Matyja 37

Backup 2019-03-28 Adam Matyja 38

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 + - 0 1961 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 = 0 -+ 2019-03-28 Adam Matyja 39

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 2019-03-28 Adam Matyja 40

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 2019-03-28 Adam Matyja 41

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, 044909 (2013) 2019-03-28 Adam Matyja 42

Shower shape 2019-03-28 Adam Matyja 43

0 production spectrum in pp @ 5 TeV comparison 2019-03-28 Adam Matyja 44

Tsallis Functions Hagedorn Power law Two Component Model (TCM) 2019-03-28 Adam Matyja 45