LINC-2005,ПРОТВИНО, Сергей Николаев РНЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»,МОСКВА WA98 Collaboration

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 2 Кварк-Глюонная Плазма (QGP) E.Shuryak, Phys. Rep. 61(1979)71; с тех пор более 1000 публикаций Экстремально возбуждённая материя из свободных кварков, антикварков и глюонов Критическая плотность энергии ~2 GeV/fm 3 (~ t/mm 3 ) Критическая температура T cr ~200MeV (~ o K) ~ T S (T S – температура центральной области Солнца)

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ ОБРАЗОВАНИЯ КГП В РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЯДРО-ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЯХ Прямые фотоны Усиление выхода странных частиц Подавление выхода J/ψ-мезонов Гашение струй (jet-quenching) Поведение коллективных потоков вторичных частиц SPS (ЦЕРН) RHIC (БНЛ) LHC (ЦЕРН) s 17 GeV/N 200 GeV/NN5500 GeV/NN ( s – энергия в системе центра масс ) Столкновение ядер сверхвысокой энергии - единственный способ создать в лаборатории на Земле сгусток QGP Ускорители ядер сверхвысоких энергий:

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 4 КОЛЛЕКТИВНЫЕ ПОТОКИ ВТОРИЧНЫХ ЧАСТИЦ Геометрия реакции: z-ось пучка, x,y-азимутальная плоскость, b-прицельный параметр, ф-азим. угол вылета частицы,Ψ R -азим. угол Плоскости Реакции (ПР), определяемой b и z. Радиальный поток- поперечное изотропное расш. Эллиптический поток (ЭП) cos 2 пор. Направленный поток (НП) cos 1 порядка

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 5 Экспериментальная установка WA98 в CERN : Фотонный спектрометр LEDA Детектор заряженных фраментов Plastic Ball Калориметр промежу- точных быстрот MIRAC Калориметр нулевого угла ZDC Детектор множест- венности фотонов PMD Трекинг,TOF,CPV,крем- ниевые детекторы etc.

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 6 ФОТОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР LEDA мод.свинц. стекла (TF1) Радиац.длина: X o =2.8см Мольеровский радиус: ~3.68cm Размер модуля: 4x4x40см 3 Длина модуля: 14.4X o Общая площадь: 16 m 2 Считывание сигнала: ФЭУ-84 Диапазон: GeV Энерг.разрешение: Позиц.разрешение: Схематический вид спектрометра LEDA. Супермодуль LEDA из 24 модулей. Расстояние до мишени: 21.5 m Диапазон полярных углов: 6 o 13.5 o Быстроты (цм): y cm 0.03

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» E-E детекторных модулей p, d, t, π идентификация Полное перекрытие области азимутальных углов Перекрытие области полярных углов 30 o <

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 8 Все события (minimum bias) разделены на классы по центральности, используя попе- речную энергию E T, измеренную в MIRAC. Отбор событий по центральности LEDA LEDA vs MIRAC N part vs E T

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 9 МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКОВ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ПЛОСКОСТИ РЕАКЦИИ (ПР) ПО НЕЗАВИСИМЫМ ФРАГМЕНТАМ. ф – азимутальный угол вылета фотона (LEDA) Ψ RP – ПР, определяемая по фрагментам PBALL v 1 – направленный поток фотонов v 2 – эллиптический поток фотонов

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 10 ПР, оцененная неким детектором - «плоскость события» (ПС) и Фурье – коэффициенты оцениваются сначала по отношению к плоскости события (её угол – Φ n ). Из-за конечного числа детектируемых частиц ПС меряется с определенной неточностью (разрешением) и не совпадает с ПР. Фурье – коэфф. должны быть на это разрешение скорректированы, тогда они будут определены относительно реальной ПР. Коррекция - деление «наблюдаемых» Фурье – коэфф. v n obs на коэфф. разрешения (Resolution Correction Factors RCF), отражающие точность измерения ПР. ΔΦ = ф – Φ n

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ПЛОСКОСТИ СОБЫТИЯ Φ 1 в PBALL пунктирные стрелки-частицы PBALL в пл-сти x-y сплошные стрелки-суммарные векторы потока PBALL i,E T i,φ i -номер,попер.кин.энергия и аз.угол частицы PBALL -5< y cm

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 12 ИЗМЕРЕННЫЕ ФОТОННЫЕ АЗИМУТАЛЬНЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ ДЛЯ 8 КЛАССОВ ЦЕНТРАЛЬНОСТИ 1/N dN/dΔΦ=1+2v 1 obs cosΔΦ +2v 2 obs cos(2 ΔΦ), ΔΦ=ф-Φ 1 Аксептанс PBALL «Выглаженный» спектр углов Φ 1 PBALL после поправки на аксептанс

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 13 Каждое событие из N фрагментов PBALL случайным образом делится на 2 подсобытия a и b с N/2 фрагментов в каждом Φ 1 a и Φ 1 b определяются для каждого подсобытия Измеряются распределения по ΔΦ ab = Φ 1 a -Φ 1 b (корреляционная функция подсобытий 1/N dN/d(ΔΦ ab )) для каждого класса центральности с применением коррекции на смешанные события Из этой функции извлекается по методу Посканцера-Волошина значение RCF n = f ( [ ] ½ ) RCF были скорректированы на непотоковые эффекты: обратные (сохранение момента), ближние и дальние корреляции (квант. статистика,резонансы,струи и т.д.). Коррекция составила ~3÷7%. МЕТОД АНАЛИЗА ПОДСОБЫТИЙ (ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАЗРЕШЕНИЯ RCF)

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 14 ИЗМЕРЕННЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ ПОДСОБЫТИЙ (белые кружки – функции смешанных подсобытий) Коэффициенты разрешения RCF в зависимости от центральности: Кружки – RCF 1 (НП), Квадраты-RCF 2 (ЭП) Чёрные-сеанс 1995, Белые- сеанс 1996.

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 15 РЕЗУЛЬТАТЫ: Коллективные потоки фотонов в зависимости от центральности: p T > 0.18 ГэВ/с быстрота y: 2.3÷2.9 (около y CM ) НП и ЭП-положительны (in-plane Elliptic Flow), т.е. большая ось эллипсоида потока направлена в ПР НП и ЭП уменьшаются с увеличением центральности Значения НП для нецентральных столкновений ~ Значения ЭП для нецентральных столкновений ~ Направленные потоки (НП) (Directed Flow) Эллиптические потоки (ЭП) (Elliptic Flow) ~85% фотонов рождено π 0 -мезонами

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 16 СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ОШИБКИ ВЕЛИЧИН ПОТОКОВ ФОТОНОВ Учёт аксептанса PBALL - ±2% Примесь заряженных пионов - ±3.5% Вклады непотоковых корреляций - ±4% Разные условия измерений и обработки : разные области PBALL, критерии идентификации фрагментов, разные веса в Φ1, включение вторичных пионов, 2 сеанса - ±15% Суммарная систематическая ошибка – 17% (для 8 класса центральности – 50%)

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 17 Направленные потоки (НП) Эллиптические потоки (ЭП) Коллективные потоки фотонов в зависимости от быстроты: Потоки суммированы по p T > 0.18 ГэВ/с Разные классы центральности - - нецентральные 47÷83% MB o - нецентральные 13÷47% MB - центральные 0÷13% MB - диапазон быстрот 2.3 ÷ 2.9 (y CM : -0.6 ÷ 0) Коллективные потоки систематически больше для менее центральных событий НП – уменьшаются с быстротой ЭП – не зависят от быстроты Центральная быстрота y mid =2.9

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 18 Направленные потоки (НП) Эллиптические потоки (ЭП) Коллективные потоки фотонов в зависимости от p T : Разные классы центральности - - нецентральные 47÷83% MB o - нецентральные 13÷47% MB - центральные 0÷13% MB Сплошные линии – подгонка моделью ударной волны Потоки суммированы по быстроте 2.3 ÷ 2.9 (y CM : -0.6 ÷ 0) Коллективные потоки систематически больше для менее центральных событий Коллективные потоки возрастают с p T

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 19 ПРОВЕРКИ ВЕЛИЧИН ПОТОКОВ ФОТОНОВ Проверка для разных сеансов - сеанс 1995 o - сеанс 1996 НП - сеанс 1995 o - сеанс 1996 ЭП - метод ПР o - корреляцион- ный метод ЭП Независимый корреляционный метод определения величин потоков:

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 20 ПРОВЕРКИ ВЕЛИЧИН ПОТОКОВ ФОТОНОВ Проверка на поворот угла - НП для ΔΦ o - НП для ΔΦ+π/2 - ЭП для ΔΦ o - ЭП для ΔΦ+π/2 Сравнение с ЭП, измеренными на детекторе PMD WA98. - метод ПР o - корр.метод - PMD поворот угла: ЭП

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 21 Получение величин потоков пионов – родителей из измеренных величин потоков фотонов. π 0 генерировались МС с p T -спектром измеренному LEDA в WA98 Азимутальное распределение π 0 модулировалось в соответствии с измеренными компонентами НП (v 1 ) и ЭП (v 2 ) потоков p T -зависимость потоков параметризовалась моделью ударной волны Jetset 7.4 генерировал π 0 – распадные фотоны с учётом аксептанса и эффективности LEDA, а также порога pT > 0.18 ГэВ/с Выходные v n γ (p T ) сравнивались с измеренными, поправка закладывалась в следующую итерацию, было достаточно 2-3 итераций Полученный γ- pT-спектр сравнивался с измеренным ранее в WA98 Вычислялась поправка на наличие фотонов от распада η 0 -мезонов (~15% фотонов), поправка составила +10% для НП и 0% для ЭП

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 22 Получение величин потоков пионов – родителей из измеренных величин потоков фотонов. НП: = = =1.183±0.03 ЭП: = = =1.215±0.002 Систематические ошибки k n : Вариации параметров N π (p T ) и v n γ (p T ) γ от η 0 -мезонов Подгонки v n γ (p T ) разными функциями MIN.BIAS Систематические ошибки π 0 потоков учитывали сис. ош.γ–потоков и сис.ош. k n ±20% (±52% для центр.соб.)

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 23 КОЛЛЕКТИВНЫЕ ПОТОКИ π 0 –мезонов И СРАВНЕНИЕ С ПОТОКАМИ π + –мезонов ЭКСП. NA49 ДЛЯ ТОЙ ЖЕ РЕАКЦИИ. Зав.от y: Центр.соб.: WA98:0÷13%, NA49:0÷12.5% Нецентр.соб.: WA98:13÷47%, NA49:12.5÷33.5% НП ЭП Зав. от центральности - WA98 o - NA49 ЭП WA98: -0.6 < y CM < 0 NA49: 0 < y CM < 2.1 NA49 – измерение На газовой камере TPC

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 24 (Plastic Ball, Kaos, E877, NA49, STAR, PHENIX). The line is to guide the eye. СРАВНЕНИЕ π 0 ПОТОКОВ С π + ПОТОКАМИ ДРУГИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ЭП Переход ЭП с out-of-plane к in-plane (от «–» к «+») – исчезновение затенения участниками

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 25 КОРРЕКЦИЯ ЭП НА ГЕОМЕТРИЮ СТОЛКНОВЕНИЯ (ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ) x,y – коорд.нуклонов-участников в пл-сти, z (пучку) и x – в ПР, dN/dy-пл.зар.частиц, S-пл.зоны перекрытия,ρ-пл.вторичных частиц, которая по Бьёркену ~ нач.пл.энергии. Наши рез-ты подтверждают универсальную зависимость v 2 /ε от ρ. КГП-локальная термализация: Предел низкой плотности – св.пробег размера сист.(каск.модель) Гидродинамич.предел- св.пробег

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 26 Результаты на разных энергиях реакций, но на одних и тех же плотностях частиц соответствует разным геометриям столкновения. Например, в центральном столкновении на низких энергиях будет наблюдаться такая же плотность частиц, как и в более периферическом столкновении на более высоких энергиях. Универсальная зависимость v2/ε говорит о достижении термализации. Наблюдаемое возрастание v2/ε с возрастанием плотности частиц подобно тому, что показывает одна из недавних гидродинамических моделей (D.Teaney,J.Lauret and E.V.Shuryak, nucl-th/ (2001)), в которой ЭП при фиксированном прицельном параметре b возрастает с увеличением dN/dy. Наши данные подтверждают гидродинамическую модель с уравнением состояния ядерной материи (EOS), включающим в себя переход к КГП с критической температурой Tc = 165 МэВ и латентным (скрытым) теплом 800 МэВ.

LINC-2005 ПРОТВИНО Сергей Николаев РНЦ «Курчатовский Институт» 27 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Впервые были получены величины направленных и эллиптических потоков фотонов в реакции 158 ГэВ/нуклон Pb+Pb вблизи быстроты центра масс системы Y CM =2.92 в зависимости от центральности, поперечного импульса и быстроты. Фотоны измерялись спектрометром LEDA (p T : 0.18 ÷ 1.5 ГэВ/с, быстроты y : 2.3 ÷ 2.9( -0.6 < y cm < 0)), плоскость реакции определялась детектором PBALL (p, d, t, He, π в мишенной области (-3 < y CM < -5)) Эллиптический поток фотонов оказался направленным в плоскости реакции (in-plane) Методом МС были впервые получены значения потоков π 0 -мезонов- родителей фотонов Показано совпадение полученных нами потоков с потоками, полученными другими методами и на других детекторах Показано, что полученные величины эллиптических потоков следуют общей тенденции зависимости от энергии реакции и подтверждают расчёты гидродинамической модели с переходом к КГП