Лаборатория релятивистской ядерной физики в 2004 году ОФВЭ, ПИЯФ РАН В. Самсонов Введение PHENIX-2004 (BNL, США) ALICE-2004 (CERN, Швейцария) СВМ-2004 (GSI,Германия) Теоретические результаты-2004 Планы на будущее Заключение 27 декабря 2004

Лаборатория релятивистской ядерной физики Состав лаборатории в 2003 году Вед.научн.соотрудник 2 (док. ф.-м. наук) Старш.научн.сотрудник 4 (канд. ф.-м. наук)+1 б/ст. Научн.сотрудник 1 (канд. ф.-м. наук)+3 б/ст. Студент 1 (1/2 ставки) Вед. инженер 7 Механик 4 Лаборанты, монтажницы 4 Всего: 27 человек 27 декабря 2004

Лаборатория релятивистской ядерной физики Публикации 2004 года Phys.Rev.Lett. 8 Эксп. Phys.Rev. C 6 Эксп. Nucl.Phys 1 Эксп Phys.Rev. A 1 Эксп. e-aRxiv 2 Теор. Всего: 16 Доклады 2004 года Много (Phenix,ALICE,GSI и т.д.) 27 декабря 2004

Лаборатория релятивистской ядерной физики Финансовое обеспечение в 2004 году Тема «БАК-АЛИСА» (Минобрнаука) 1500 тыс.руб. Тема «ФЕНИКС» (Минобрнаука) 240 тыс.руб. Тема «РАН» 400 тыс.руб. Визиты: ЦЕРН (АЛИСА) 35 kCHF (Минпромнаука) +16 kCHF (ЦЕРН) БНЛ (ФЕНИКС) 44.4 k$ (Минпромнаука) k$ (БНЛ) 27 декабря 2004

Что мы исследуем? Исследуем состояния ядерной материи в экстремальных условиях по температуре и плотности: Современная теория QCD предсказывает много необычных свойств у такой материи (см. диаграмму) Важно для понимания эволюции Вселенной и состояния вещества в звездах

Evolution spatio-temporelle de la collision e espace Temps Au Expansion Hadronisation t 5 fm/c Gel chimique; T c 170 MeV p K Gel thermique t 100 fm/c T f 100 MeV QGP t 0.5 fm/c e jetjet Pre- é quilibre

Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) Pioneering High Energy Nuclear Interaction eXperiment (PHENIX)

Предназначен для изучения редких процессов: (+) обеспечивает работу при высоких загрузках (+) тонкая гранулярность (+) хорошее массовое разрешение (+) надежная идентификация частиц (-) ограниченный аксептанс Два центральных спектрометра (Bdl ~ 8 Tм; < 0.35; 2 х 90 0 по ): электроны, фотоны, адроны –J/, -> e+e- –векторные мезоны,, -> e+e- –pT >> –прямые фотоны –открытый чарм –адронная физика Два мюонных спектрометра (1.15 < < 2.35, по ): мюоны –J/,, -> + - –векторные мезоны -> + - –открытый чарм Комбинация центральных и мюонных спектрометров: рождение очарованных частиц - DD -> e Глобальные детекторы: множественность - общая характеристика взаимодейставий Эксперимент ФЕНИКС

Run Year Species s 1/2 [GeV ] Ldt N tot p-p Equivalent Data Size Au+Au b -1 10M 0.04 pb -1 3 TB /2002 Au+Au b M 1.0 pb TB p+p pb G 0.15 pb TB /2003 d+Au nb G 1.1 pb TB p+p pb G 0.35 pb TB /2004 Au+Au b G 10.0 pb TB Au+Au 62 9 b -1 58M 0.36 pb TB Run-1 Run-2 Run-3 Run-1 to Run-4 Capsule History

Программа обновления экспериментальной установки ФЕНИКС Цели обновления экспериментальной установки: -Изучение КХД при высоких температурах в А+А, р+А и рр взаимодействиях Область больших поперечных импульсов (идентификация частиц, pT>20 ГэВ/c) Континуум электронных пар (М ее < 0.5 ГэВ) Рождение тяжелых частиц (c- и b- физика) Спектроскопия (J/,, c и (1s), (2s), (3s)) -Детальное изучение спиновой структуры нуклона и структуры нуклонов в ядрах Обновление центральных спектрометров –Идентификация частиц (первая части aerogel была установлена в RUN4) –Кремневый вершинный трекер (VTX) –HBD/TPC детектор Обновление мюонных спектрометров –Кремневый endcap трекер –Конусный калориметр –Мюонный триггер

Обновление центральных спектрометров Расширение возможностей по идентификации частиц: – TRD (east) – Aerogel/TOF (west) Вершинный спектрометр –VTX: кремневый вершинный трекер –HBD и/или TPC с- b- физика: TRD e/ p > 5 ГэВ/c Частицы с p T >> 1:, K, p разделение до 10 GeV/c с- b- физика : восстановление вершины e+e- континуум: Подавление Далицевских распадов VTX HBD/TPC

Обновление Мюонных спектрометров Вершинный трекер (1.2

PHENIX Beam Use Proposal for Run-5 31 weeks –Cu+Cu 200 GeV 10 physics weeks, 2.9 nb-1 recorded 9000 J/, pT (max) 20 GeV/c –p+p 200 GeV 11 physics weeks, 5.5 pb-1 recorded, 45% pol 8800 J/ A LL ( 0 ), 7.1 GeV/c 27 weeks –Cu+Cu 200 GeV 8 physics weeks, 2.1 nb-1 recorded 6500 J/, pT(max) 19 GeV/c –p+p 200 GeV 9 physics weeks, 4.1 pb-1 recorded, 45% pol 6600 J/ A LL ( 0 ), 6.9 GeV/c

Accomplishments and Discoveries l First measurement of the dependence of the charged particle pseudo-rapidity density and the transverse energy on the number of participants in Au+Au collisions at s NN =130 GeV.charged particle pseudo-rapidity densitythe transverse energy l Discovery of high p T suppression in 0 and charged particle production in Au+Au collisions at s NN =130 GeV and a systematic study of the scaling properties of the suppression; extension of these results to much higher transverse momenta in Au+Au collisions at s NN =200 GeVhigh p T suppression in 0 and charged particle production extension of these results to much higher transverse momenta l (Co)-Discovery of absence of high p T suppression in d+Au collisions at s NN =200~GeV.absence of high p T suppression in d+Au collisions l Discovery of the anomalously large proton and anti-proton yields at high transverse momentum in Au+Au collisions at s NN =130 GeV through the systematic study of ±, K ±, p ± spectra; measurement of and anti- in Au+Au collisions at s NN =130 GeV ; study of the scaling properties of the proton and anti-proton yields in Au+Au collisions at s NN =200 GeV.anomalously large proton and anti-proton yields at high transverse momentum measurement of and anti- scaling properties of the proton and anti-proton yields l Measurement of HBT correlations in + + and - - pairs in Au+Au collisions at s NN =130 GeV, establishing the ``HBT puzzle'' of R OUT ~ R SIDE extends to high pair momentum; extension of these results to s NN = 200 GeV Measurement of HBT correlations extension of these results l First measurement of single electron spectra in Au+Au collisions at s NN =130~GeV, suggesting that charm production scales with the number of binary collisions.single electron spectra l Sensitive measures of charge fluctuations and fluctuations in mean p T and transverse energy per particle in Au+Au collisions at at s NN =130~GeV.charge fluctuations fluctuations in mean p T and transverse energy l Measurements of elliptic flow for charged particles from Au+Au collisions at s NN =130~GeV and identified charged hadrons from Au+Au collisions at s NN =200~GeV.elliptic flow for charged particles identified charged hadrons l Extensive study of hydrodynamic flow, particle yields, ratios and spectra from Au+Au collisions at s NN =130 GeV and 200 GeV.hydrodynamic flow, particle yields, ratios and spectra 200 GeV l First observation of J/ production in Au+Au collisions at s NN =200~GeV.J/ production in Au+Au collisions l Measurement of crucial baseline data on 0 spectra and J/ production in p+p collisions at s NN =200~GeV. 0 spectra J/ production

Pressure? elliptic flow barometer Origin: spatial anisotropy of the system when created, followed by multiple scattering of particles in the evolving system spatial anisotropy momentum anisotropy v 2 : 2 nd harmonic Fourier coefficient in azimuthal distribution of particles with respect to the reaction plane Almond shape overlap region in coordinate space

Hydrodynamics of medium created at RHIC in early times after collision

Jet Quenching hadrons q q leading particle suppressed leading particle NOT suppressed high p t partons: – Vacuum: fragment into hadrons => JETS – Matter: additional scattering => more gluon radiation normal cold matter: small effect QGP: strong effect (up to several 10 GeV) – observables of jet quenching leading parton looses energy energy shows up in soft partons around jet axis beams of hard probes: jets, J/ …. Vacuum QGP jet quenching measures radiation length of QGP dE ~ D 2 x L 2 D = Debye screening mass

Jet quenching from PHENIX

dA control data choose FSI

Conclusions from the comparison to the data 1.Large initial gluon density 2. Large parton energy losses – GeV/fm**3 3. High initial temperature MeV 4. Energy density decrease from 20 to 6 GeV/fm**3 during the time period from 0.2 to 1 fm/c

J/Ψ in PHENIX

measurement at PHENIX Both K+K- and e+e- channel are available –K : mass square from Time-of-Flight from TOF detector and EMCal –e : RICH and EMCal Kaon ID : TOF of PbSc EMCal work in progress Counts / bin S ~ 120 S/B = 1/4 Counts / bin Invariant mass [GeV/c 2 ] K + K - e + e - work in progress Run3 s NN = 200 GeV d+Au No in-medium modification found so far

Reliability of Anti-n Candidate Anti-n momentum resolution checked –Applying the reconstruction method to anti-proton Comparison of momentum from TOF and tracking –Resolution

K + + n in p +p, d+Au, Au+Au Run3 s = 200 GeV p+p – Minimum bias trigger – 35 M events – 5 MeV/c 2 per bin work-in progress Same event Mixed event Counts / bin work in progress Run3 s NN = 200 GeV d+Au – Minimum bias trigger – 91 M events – 5 MeV/c 2 per bin Same event Mixed event Counts / bin Top 30% central 30-50% 50-92% work in progress Same event Mixed event Run2 s NN = 200GeV Au+Au – Minimum bias trigger – 36M events – 4 MeV/c 2 per bin Counts / bin No significant signal seen Search for pentaquark

ПИЯФ в эксперименте ФЕНИКС Модернизация управления и контроля работы дрейфовой камеры: Создание и сопровождение системы автоматического управления высоким напряжением (2 х 368 каналов): подъем/спуск напряжений < 2 минут, автоматическое восстановление трипов Разработка, создание, запуск и сопровождение вспомогательной камеры малого размера для мониторинга свойств газовой среды детектора Разработка и использование алгоритмов калибровки детектора, обеспечение максимально достижимого импульсного разрешения ( результаты будут видны при обработке J/ ) Разработка и сопровождение автоматической системы контроля качества данных поступающих с детектора Участие в эксперименте: Смены Плановые ремонты и обслуживание Участие в обработке экспериментальных данных: Отбор данных высокого качества. Q/A физических данных (положение пиков p/K/ на шкале масс, alignmrnt и т.д.) Изучение распадов легких мезонов в адронные каналы ( + - 0, 0 and 0 0

- мезон: m = МэВ BR = 23.1 % - мезон: m = МэВ BR = 88.8 % 0 BR = 8.5 % K s 0 - мезон: m = МэВ K s BR = 31.4 % - мезон: m = МэВ BR = 15.5 % 0 BR = 0.13 % Анализ экспериментальных данных Изучение распадов легких мезонов в адронные каналы

Pt > 4 ГэВ/c - мезон: m = / ГэВ = / ГэВ - мезон: m = / ГэВ = / ГэВ Спектр инвариантной массы 0 в pp взаимодействиях

Pt > 6 ГэВ/c, Pt( 0 )> 1ГэВ/c - мезон: m = / ГэВ = / ГэВ - мезон: m = / ГэВ = / ГэВ Спектр инвариантной массы 0 в dAu взаимодействиях

Спектр инвариантной массы 0 в pp взаимодействиях Pt > 3 ГэВ/c, E > 0.5 ГэВ/c Pt > 4 ГэВ/c, E > 0.5 ГэВ/c

Спектр инвариантной массы 0 в dAu взаимодействиях Pt > 4 ГэВ/c, E > 0.8 ГэВ/c Pt > 5 ГэВ/c, E > 0.8 ГэВ/c

Спектр инвариантной массы 0 0 в pp взаимодействиях E > 0.1 ГэВ; fabs(m ) < ГэВ 2 ГэВ/c < Pt

Спектр инвариантной массы 0 0 в dAu взаимодействиях E > 0.1 ГэВ; fabs(m ) < ГэВ 2 ГэВ/c < Pt

Universality of cross sections due to rising strength and radius of hard interactions – black limit(theoretical results) Number of wounded nucleons

Декабрь 2004, сессия ОФВЭ ЛРЯФ Спасибо за внимание

В совместном эксперименте PHENIX на коллайдере релятивистских ядер RHIC (США) в 2004 году обнаружены значительные эллиптические потоки вещества, возникающие в первые мгновения столкновения двух тяжелых ядер, а также сильное подавление выхода адронных струй с большими поперечными импульсами в центральных ядро-ядерных столкновениях. Экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что в таких столкновениях формируется новый тип ядерной среды, термализующейся за очень малое время (меньше 1 фм/с) и обладающей признаками характерными для кварк- глюонной материи. Из этих данных удается получить оценки на характеристики этой среды - температуру (Т400 МэВ), плотности энергии в области столкновения ( ГэВ/фм2), а также величину энергетических потерь (~15 ГэВ/фм3) в такой среде для цветных партонов. (ПИЯФ РАН, ИФВЭ, РНЦ КИ) Лучший результат 2004 года PHENIX

t = - 3 fm/c t = 0 t = 1 fm/c t = 5 fm/c t = 10 fm/c t = 40 fm/c hard collisions pre-equilibrium QGP hadron gas freeze-out