Лаборатория релятивистской ядерной физики в 2005 году ОФВЭ, ПИЯФ РАН В. Самсонов О лаборатории PHENIX-2005 (BNL, США) ALICE-2005 (CERN, Швейцария) СВМ-2005 (GSI,Германия) Планы на будущее 27 декабря 2005

Лаборатория релятивистской ядерной физики Состав лаборатории в 2005 году Вед.научн.соотрудник 2 (док. ф.-м. наук) Старш.научн.сотрудник 5 (канд. ф.-м. наук)+1 б/ст. Научн.сотрудник 3 б/ст. Аспирант 1 Студент 1 (1/2 ставки) Вед. инженер 7 Механик 1 Лаборанты, монтажницы 6 Всего: 27 человек

Лаборатория релятивистской ядерной физики Публикации 2005 года Phys.Rev.Lett. 5 (publ.) + 5 (subm.) PHENIX Phys.Rev. C 5 (publ.) PHENIX Nucl.Phys. 1 (publ.) PHENIX Phys.Part.&Nucl.Lett. 1 (publ.) ALICE ALICE Phys.Perf. Rep. 1 (publ.) ALICE CBM Techn.Stat.Rep. 1 (publ.) CBM Phys.Lett. 2 (publ.) Теор. Всего: 16(publ.)+5 (subm.)

Лаборатория релятивистской ядерной физики Доклады 2005 года Workshop on Dimuon Physics in ion-ion Collisions at LHC (June 1-7, 2005, Peterhof,Russia) V. Samsonov, PNPI in ALICE V. Nikulin, Gatchina Tracking Status M. Zhalov, Study of the strong nuclear gluon fields from quarkonia production in heavy ionUPC with the A. Kiseleva, Charmonium identification via dimuon decay at CBM GSI/FAIR Quark Matter 2005 (August 4-9, 2005, Budapest, Hungary) V.Ryabov, First measurement of the - meson production with PHENIX experiment at RHIC Yu.Ryabov, Measurement of multiparticle hadron decays of light mesons at PHENIX CBM Collaboration Meeting (September 7-10, 2005, Piaski, Poland) A. Kiseleva, Dimuon simulation V. Baublis, CBM MuID optimization for dimuon measurements

Лаборатория релятивистской ядерной физики Финансовое обеспечение в 2005 году Тема «БАК-АЛИСА» (Минобрнаука) 1500 тыс.руб. Тема «ФЕНИКС» (Минобрнаука) 170 тыс.руб. Тема «РАН» 670 тыс.руб. Визиты: ЦЕРН (АЛИСА) 45 kCHF (Минпромнаука) +16 kCHF (ЦЕРН) БНЛ (ФЕНИКС) 50 k$ (Минпромнаука) + 42 k$ (БНЛ)

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

Где мы исследуем? RHIC&LHC - Collider, pp,pA,AA PHENIX&ALICE – высокая температура и плотность энергии : Т > МэВ, ε~5–200 ГэВ/фм³, низкая плотность барионов - Кварк-Глюонная Плазма Ранняя Вселенная GSI – Fixed target ; pp, pA, AA, + антипротоны Энергия - (7-40)А ГэВ CBM – низкая температура,высокая барионная плотность – (5-10)ρ Нейтронные Звезды, Кварковая Плазма Цветовая Сверхпроводимость

1997г. 1998г. 1999г. 2000г. 1996г.

Brookhaven Science Associates Quark Matter 2005, Budapest 10 Delivered Luminosity (Physics Weeks) Summary of RHIC Runs 1-5 (173 TB) ( 48 TB) ( 1 TB) (262 TB) (270 TB) ( 10 TB) ( 46 TB) ( 35 TB) ( 3 TB) ( 10 TB) ( Data size)

PHENIX Configuration in Run-5 ALSO: New LVL1 Triggers (MuID and ERT) Improved DAQ (>5kHz) Multi-Event Buffering (95% live) OnCal calibrations LVL2 Filtering rare events TOF-West RPC prototype installed and tested in CuCu running. +2 GeV/c n=1.018 Full Aerogel Counter

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

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

ПИЯФ в эксперименте ФЕНИКС (сейчас) 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 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 Участники эксперимента: В.Баублис, Е.Взнуздаев, Д.Иванищев, Б.Комков, В.Рябов, Ю.Рябов, В.Самсонов, А.Ханзадеев

- 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

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

ПИЯФ в QM2005 В.Рябов oral-доклад Ю.Рябов poster-доклад

Измерение выхода ω-мезонов в различные каналы распада ( ω π 0 π + π -, π 0, e + e - ) несет информацию о возможном изменение среды образующейся в столкновениях тяжелых ионов на RHIC. Измерение выхода ω-мезонов в адронном канале в p+p взаимодействиях создает основу для сравнения с другими модами распада и взаимодействующими системами ω – мезон является важной компонентой для расчета электронных коктейлей используемых в различных анализах эксперимента ФЕНКС. Измерение относительного выхода векторных и скалярных мезонов ( / 0 ) при больших p T несет информацию об механизмах образования связанных q-qbar состояний. Данные о рождении ω и K 0 S мезонов дополняют картину о рождение легких мезонов на RHIC Мотивация

d+Au counts Статистика Run3 достаточна только для того, чтобы увидеть признаки наличия - мезонов в e + e - канале. Никакого сравнения с адронным каналом не доступно. Отношения S/B в Run4 настолько мало, что не позволяет выделить значимый сигнал, соответствующий e+e- каналу Сравнение с ди-электронным каналом

ФЕНИКС может измерять положение центра пика при различных p T. Точность текущих измерений ограничена статистикой. Возможность измерения ширины ω-мезонов изучается. M inv, GeV Масса ω - мезона В пределах ошибок измерений не наблюдается изменение массы ω – мезонов в d+Au взаимодействиях.

Результаты измерений Первые измерение выхода ω-мезонов на коллайдере RHIC в p+p и d+Au: Две независимых моды распада дали согласующиеся результаты R dA = 1.1 ± 0.2 в области измерений, ω/ π 0 = 0.9 ± 0.1 в p+p взаимодействиях, Восстановленная масса ω-мезонов совпадает с PDG Измерения выхода K-мезонов согласуются с результатами коллаборации STAR и продлевают их в область более высоких p T. Планы на будущее: Run5 p+p (x15 большая статистика), Run4 Au+Au (1.5 миллиардов событий) Другие каналы распадов.

ФЕНИКС Результаты, полученные экспериментом ФЕНИКС в предыдущие годы, позволяют сделать следующие выводы: (Experimental evaluation by the PHENIX collaboration, NPA757, 184, 2005) Существуют неоспоримые доказательства того, что при столкновении тяжелых ионов на коллайдере RHIC образуется состояние материи характеризующееся очень высокой плотностью энергии, Необходимы дополнительные экспериментальные измерения в комбинации с непрерывным совершенствованием теоретических моделей для достижения полного понимания состояния материи, образующегося на коллайдере RHIC Какте же дополнительные экспериментальные измерения стали доступны в 2005 году на RHIC?

Материя растворяет, но и регенирирует J/ s Материя обладает большой плотностью Материя сильно связана Материя горяча Материя видоизменяет струи > 15 GeV/fm 3 dN g /dy > 1100 T ave = MeV (?) Vs = ? (dielec) = ? PHENIX preliminary Что мы знаем о свойствах образующейся материи?

Результаты: На RHIC образуется сильно взаимодействующее партонное состояние плотной материи Получены первые данные о характеристиках данной материи –Энергетические потери, начальная партонная плотность (подавление струй, изучение потока легких и тяжелых кварков) >15 ГэВ/фм 3 и dN g /dy > 1100 –Начальная температура (термальные фотоны) T 0 ave = МэВ? Такие высокие плотности и температуры беспрецедентны

Циклы работы коллайдера RHIC

Brookhaven Science Associates The Future of RHIC Quark Matter 2005, Budapest Samuel Aronson, BNL August 8, 2005 Past & present – Past & present – Near-term future – Near-term future – Longer-term future – Longer-term future – Quark Matter 2005, Budapest Samuel Aronson, BNL August 8, 2005 Past & present – Past & present – Near-term future – Near-term future – Longer-term future – Longer-term future –

Brookhaven Science Associates Quark Matter 2005, Budapest 28 FY 2006 FY 2007 FY 2008 FY 2009 FY 2010 FY 2011 FY 2012 TOF and VTX construction; Muon trigger + Small upgrades: HBD, FMS, DAQ STAR HFT & PHENIX FVTX Next Generation Detector Upgrades STAR Forward/Inner Tracker System PHENIX Inner Tracker and Nosecone Cal Other approaches? RHIC Accelerator & Detector R&D LHC Heavy Ion Program Detector Upgrades Timeline EBIS construction RHIC II: construction operation Strawman schedule: depends on funding (TBD)* *Target for presenting a plan to DOE: January 2006

Brookhaven Science Associates Quark Matter 2005, Budapest 29 Long term: eRHIC eRHIC Added e+A and polarized e+p capabilities Added e+A and polarized e+p capabilities New detector, augmented user community New detector, augmented user community A+A, p+A, polarized p+p still available A+A, p+A, polarized p+p still available Construction possible Construction possible eRHIC eRHIC Added e+A and polarized e+p capabilities Added e+A and polarized e+p capabilities New detector, augmented user community New detector, augmented user community A+A, p+A, polarized p+p still available A+A, p+A, polarized p+p still available Construction possible Construction possible

Brookhaven Science Associates Quark Matter 2005, Budapest 30 eRHIC design concepts simpler IR design multiple IRs possible E e ~ 20 GeV possible more expensive simpler IR design multiple IRs possible E e ~ 20 GeV possible more expensive Standard ring-ring designAlternative linac-ring design Schematic HERA-III type detector concept

Brookhaven Science Associates Quark Matter 2005, Budapest 31 eRHIC at BNL High energy, high intensity polarized e (and e + ) beams to collide with existing heavy ion and polarized proton beams + A new detector for e-p & e-A physics = Precision tool to probe fundamental and universal aspects of QCD High energy, high intensity polarized e (and e + ) beams to collide with existing heavy ion and polarized proton beams + A new detector for e-p & e-A physics = Precision tool to probe fundamental and universal aspects of QCD E e = 10 GeV (~5-10 GeV) TO BE BUILT E p = 250 GeV (~ GeV) EXISTS E A = 100 GeV/A (~ GeV/A) EXISTS E e = 10 GeV (~5-10 GeV) TO BE BUILT E p = 250 GeV (~ GeV) EXISTS E A = 100 GeV/A (~ GeV/A) EXISTS

The Ultimate Heavy Ion Detector: Combine high energy experiment precision, hermeticity, field strength and calorimetry with heavy ion experiment capabilities in particle identification and tracking. Prohibitively expensive ?? (requires the utilization of decommissioned HEP detector components (from SLAC, FNAL, DESY)) In particular: use existing magnet, calorimetry, muon chambers &electronics Build new: particle identification and tracking Projected price tag: < $100 Million R2D detector concept: hermeticity and PID R=2.8m IntroductionUnique PhysicsRequirementsDetector LayoutPerformanceSummary

Comparison of RHIC-II/LHC onium programs per run year (thanks to T.Frawley) SignalPHENIXSTARALICECMSR2D J/ or ee pp AA 525, ,000 1,600,000 8, , ,600 17,219 26,400 10,200,000 8,580,000 or ee pp AA 9,350 7,900 28, ,450 3, , ,000 c or ee pp AA 142, ,000 (?) ???? ???? ???? 1,560,000 1,320,000 Y(unresolved) pp AA ,300 16,400 1,350 4,860 3,010 10,800 35,200 71,000 Y states (resolved) pp AA ,350 4,860 3,010 10,800 35,200 71,000 B J/ or ee pp AA 4,000 8,000 19, ,580 12, ,060 68, ,000 For more detail & dA : IntroductionUnique PhysicsRequirementsDetector LayoutPerformanceSummary

Brookhaven Science Associates Quark Matter 2005, Budapest 34 QCD Lab A. Drees, A. Deshpande

Декабрь 2005, сессия ОФВЭ ЛРЯФ Спасибо за внимание

Материя настолько плотна, что выход 0 подавлен даже при 20 ГэВ/с. Подавление очень сильно (R AA =0.2!) и постоянно до 20 ГэВ/с Степень подавления одинакова для 0 и механизм подавления – на партонном уровне > 15 ГэВ/фм 3 ; dN g /dy > 1100

Материя настолько плотна, что останавливаются даже тяжелые кварки Даже тяжелый с-кварк испытывает существенные энергетические потери в среде Полученные данные накладывают жесткие ограничения на теоретические модели описывающие энергетические потери Полученные данные предполагают большую величину сечения взаимодействия с-кварка со средой, что может свидетельствовать о «сильно взаимодействующей КГП»? (3) q_hat = 14 GeV 2 /fm (2) q_hat = 4 GeV 2 /fm (1) q_hat = 0 GeV 2 /fm (4) dN g / dy = 1000

Материя настолько сильно связано, что даже у тяжелых кварков есть поток с-кварки имеют величину v2 отличную от нуля, но меньшую чем у легких мезонов. Падение v2 в области больших p T.может быть объяснен вкладом от b- кварков? Данные свидетельствуют в пользу высокой партонной плотности и сильной связи в материи. Это не слабо взаимодействующий газ. v 2 (D)=0.3 v 2 ( ) v 2 (D)=0.6 v 2 ( ) v 2 (D)=v 2 ( ) Greco,Ko,Rapp: PLB595(2004)202

Получены первые обещающие результаты по измерению прямых фотонов при малых p T методом анализа электронных пар в области малых масс. Измеренный выход превосходит предсказания pQCD. Тот же экспериментальный метод будет применен к pp данным. Если это действительно термальные фотоны, то данные измерения позволяют провести прямое измерение температуры образующейся системы. T 0 max ~ MeV !? T 0 ave ~ MeV !? Материя настолько горяча, что излучает термальные фотоны PHENIX preliminary

Материя настолько плотная, что растворяет (?) J/ (и регенирирует их ?) CuCu 200 GeV/c AuAu 200 GeV/c dAu 200 GeV/c AuAu ee 200 GeV/c CuCu ee 200 GeV/c Выход J/ явно подавлен по сравнению с холодной ядерной материей Экспериментальны е данные свидетельствуют о наличие двух факторов, влияющих на выход J/ подавление + регенирация.

Материя настолько плотная, что видоизменяет форму струй Форма струй изменяется средой: –Mach cone? –Cerenkov? Могут ли свойства материи быть исследованы с помощью данных измерений? –Sound velocity –Di-electric constant PHENIX preliminary