В.Самсонов, ЛРЯФ26.12.2007 1 Лаборатория релятивистской ядерной физики в 2007 году ОФВЭ, ПИЯФ РАН В. Самсонов О лаборатории PHENIX-2007 (BNL, США) СВМ-2007. - презентация

1 В.Самсонов, ЛРЯФ Лаборатория релятивистской ядерной физики в 2007 году ОФВЭ, ПИЯФ РАН В. Самсонов О лаборатории PHENIX-2007 (BNL, США) СВМ-2007 (GSI,Германия) ALICE-2007 (CERN, Швейцария) Планы на будущее

2 В.Самсонов, ЛРЯФ Лаборатория релятивистской ядерной физики Состав лаборатории в 2007 году Вед.научн.соотрудник 1+1/2 (дфм) Старш.научн.сотрудник 5+1/2 (канд. ф.-м. наук)+1 (б/степени) Научн.сотрудник 1 (канд. ф.-м. наук) Аспирант 1 Соискатель 1 (без ставки) Стажер-исследователь 1 Студент 2 (без ставки) Вед. инженер 7 Механик 1+1 (1/2 ставки) Лаборанты, монтажницы 5 Всего: 29 человек (24,5 ставок)

3 В.Самсонов, ЛРЯФ Лаборатория релятивистской ядерной физики Публикации 2007 года Phys.Rev.Lett. 10 (publ.) PHENIX Phys.Rev. C 4 (publ.) PHENIX Phys.Rev. D 2 (publ.) PHENIX Phys.Rep. 1 (subm.) Обзор CBM Stat.Rep (publ.) CBM Всего: 17(publ.)+1 (subm.)

4 В.Самсонов, ЛРЯФ Анализ данных ФЕНИКС- публикации По результатам анализа опубликовано (или находятся в подготовке): 5 персональных публикаций: V.Ryabov, Measurement of the multi-hadron decays of, K 0 S and -mesons in heavy ion collisions at 200 АGeV in the PHENIX experiment at RHIC, International Journal of Modern Physics E, Volume: 16, Issue: 7/8, Page – 1869, 2007 V.Riabov, Measurement of the light mesons by the PHENIX experiment at RHIC, accepted by J. Phys. G (Nucl. Part. Phys.) Рябов Ю. Г., Рябов В. Г., Д.Иванищев, Рождение легких векторных мезонов в ядро-ядерных столкновениях на ускорителе RHIC, измеренное спектрометром PHENIX, принята к публикации в Известия РАН, физическое отделение Рябов Ю. Г., Рябов В. Г., Д.Иванищев, Измерения легких скалярных мезонов через многочастичные каналы распадов на эксперименте PHENIX на коллайдере RHIC, принято к публикации в Известия РАН, физическое отделение Yu.Riabov, Measurement of leptonic and hadronic decays of и -mesons at RHIC by PHENIX, Journal of Physics G, v.34, 925, коллаборационных публикации: By PHENIX Collaboration, Production of - mesons at Large Transverse Momenta in p + p and d + Au Collisions at 200 АGeV, Phys.Rev.C75:051902, 2007 By PHENIX Collaboration, High transverse momentum - meson production in p+p, d+Au and Au+Au collisions at 200 АGeV, Phys.Rev.C75:024909, 2007 Участие в 3-х IRC (Internal Review Commitee)

5 В.Самсонов, ЛРЯФ The Physics of Ultraperipheral Collisions at the LHC Authors: A. J. Baltz, G. Baur, D. d'Enterria, L. Frankfurt, F. Gelis, V. Guzey, K. Hencken, Yu. Kharlov, M. Klasen, S. R. Klein, V.Nikulin, J. Nystrand, I. A. Pshenichnov, S. Sadovsky, E. Scapparone, J. Seger, M. Strikman, M.Tverskoy, R. Vogt, S. N. White, U. A. Wiedemann, P. Yepes, M.ZhalovA. J. BaltzG. BaurD. d'EnterriaL. FrankfurtF. GelisV. GuzeyK. HenckenYu. Kharlov M. KlasenS. R. KleinJ. NystrandI. A. PshenichnovS. SadovskyE. ScapparoneJ. SegerM. StrikmanR. VogtS. N. WhiteU. A. WiedemannP. Yepes (Submitted on 22 Jun 2007 (v1), last revised 25 Jun 2007 (this version, v2))v1 Abstract: We discuss the physics of large impact parameter interactions at the LHC: ultraperipheral collisions (UPCs). The dominant processes in UPCs are photon-nucleon (nucleus) interactions. The current LHC detector configurations can explore small $x$ hard phenomena with nuclei and nucleons at photon-nucleon center-of-mass energies above 1 TeV, extending the $x$ range of HERA by a factor of ten. In particular, it will be possible to probe diffractive and inclusive parton densities in nuclei using several processes. The interaction of small dipoles with protons and nuclei can be investigated in elastic and quasi-elastic $J/\psi$ and $\Upsilon$ production as well as in high $t$ $\rho^0$ production accompanied by a rapidity gap. Several of these phenomena provide clean signatures of the onset of the new high gluon density QCD regime. The LHC is in the kinematic range where nonlinear effects are several times larger than at HERA. Two- photon processes in UPCs are also studied. In addition, while UPCs play a role in limiting the maximum beam luminosity, they can also be used a luminosity monitor by measuring mutual electromagnetic dissociation of the beam nuclei. We also review similar studies at HERA and RHIC as well as describe the potential use of the LHC detectors for UPC measurements. Comments: 229 Pages, 121 figures Subjects: Nuclear Experiment (nucl-ex); High Energy Physics - Experiment (hep-ex); Accepted for publishing in special volume of PHYSICS REPORTS

6 В.Самсонов, ЛРЯФ Доклады 2007 года Ядро-2007 (Июнь, 2007, Воронеж) Ю.Рябов, Рождение легких векторных мезонов в ядро-ядерных столкновениях на ускорителе RHIC, измеренное спектрометром PHENIX. Д.Иванищев, Измерение легких скалярных мезонов через многочастичные каналы распада на эксперименте ФЕНИКС на коллайдере RHIC. А.Киселева и др., Исследование векторных мезонов в эксперименте СВМ на ускорителе FAIR/GSI Конференции секции ядерной физики ОФН РАН (26-30 ноября 2007, ИТЭФ, Москва) В.Рябов, Эксперимент ФЕНИКС.Последние результаты Защита кандидатской диссертации Ю.Рябов, «Рождение легких векторных мезонов в ядро - ядерных столкновениях на коллайдере RHIC при энергиях s = 63 и 200 ГэВ»

7 В.Самсонов, ЛРЯФ Доклады 2007 года Strange Quark Matter 2007 (June, 2007, Levoca, Slovakia) V.Ryabov, Measurements of the light mesons by the PHENIX experiment at RHIC CBM Collaboration Meeting (February 27-March 2, 2007, GSI, Darmstadt) A. Kiseleva, Vector meson simulations ( + - pairs) E. Kryshen, Hyperon identification with the STS V. Nikulin, R&D for MuCh at PNPI CBM Collaboration Meeting (September 25-28, 2007, Dresden) A. Kiseleva, Muon identification with realistic detector layout Muon identification with realistic detector layout V. Nikulin MuCh activity at PNPI MuCh activity at PNPI L. Kudin The first experience with THGEM at PNPI The first experience with THGEM at PNPI

8 В.Самсонов, ЛРЯФ Лаборатория релятивистской ядерной физики Финансовое обеспечение в 2006 году Тема «БАК-АЛИСА» (Минобрнаука) 2000 тыс.руб. Тема «РАН» 1000 тыс.руб. Визиты: ЦЕРН (АЛИСА) 80 kCHF (Минобрнаука) +16 kCHF (ЦЕРН) БНЛ (ФЕНИКС) 50 k$ (Минобрнаука) + 36 k$ (БНЛ)

9 В.Самсонов, ЛРЯФ INTAS-CERN Grant Preparation for data taking and distributed analysis for the ALICE experiment at LHC INTAS-GSI Grant Development of a Muon Detection System for Compressed Baryonic Matter Experiment EU FP7 (Call) Hadron Physics INTAS YSF Grant E. Kryshen Грант Президента РФ Поддержка молодых российских ученых В.Рябов

10 В.Самсонов, ЛРЯФ Программа ЛРЯФ исследований включает участие в международных экспериментах: PHENIX ALICECBM С 1993 года BNL, США С 1997 года CERN, Швейцария С 2003 года GSI, Германия

11 В.Самсонов, ЛРЯФ Какое отличие экспериментов? 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

12 В.Самсонов, ЛРЯФ Международный эксперимент PHENIX

13 В.Самсонов, ЛРЯФ ПИЯФ в эксперименте ФЕНИКС (сейчас) Сопровождение дрейфовых камер эксперимента Участие в эксперименте, наборе данных Участие в обработке экспериментальных данных Участники эксперимента: В.Баублис, Е.Взнуздаев, Д.Иванищев, Б.Комков, В.Рябов, Ю.Рябов, В.Самсонов, А.Ханзадеев

14 В.Самсонов, ЛРЯФ Обслуживание ДК (2007) Программа моделирования работы ДК (slow simulator) : Создана на базе пакета Garfield; Полностью моделирует все процессы регистрации ионизирующего излучения (расчет 2D электрических полей, ионизации, дрейфа электронов, газового усиления, отклика электроники, дискриминации по порогу); Использует ~ 20 процессоров для параллельной обработки; Позволяет с большой точностью описать базовые характеристики детектора, такие как пространственное разрешение и эффективность; Позволил найти более оптимальные режимы работы ДК, обеспечивающие более высокую стабильность работы при сохранении базовых характеристик; Совершенствование системы управления высоким напряжением ДК (2 х 368 каналов) Калибровка ДК с использованием временных спектров и прямолинейных треков Система мониторинга качества данных, поступающих с детектора Участие в эксперименте: Смены Плановые ремонты и обслуживание

15 В.Самсонов, ЛРЯФ Анализ данных Мотивация: 1.Измерения легких векторных мезонов в адронных и лептонных каналах распада - инструмент исследования признаков частичного восстановления киральной симметрии в столкновениях тяжелых релятивистских ядер; 2.,, ω,, K s 0 - мезоны являются важной компонентой для расчета электронных и фотонных коктейлей, используемых в ФЕНИКС для измерения выхода прямых фотонов, e +/- от c и b – кварков; 3.Измерение факторов ядерной модификации для мезонов с различной массой позволяет провести систематическое изучение зависимости степени подавления выхода от массы и кваркового состава мезонов; 4.Измерение относительного выхода векторных и скалярных мезонов ( / 0 ) при больших p T несет информацию об механизмах образования связанных q-qbar состояний; Отбор данных высокого качества, определение средних характеристик детекторных подсистем, настройка параметров Монте-Карло Продолжение анализа данных с целью изучения характеристик легких мезонов в адронных и лептонных каналах распада (p+p, d+Au, Au+Au): , + - K + K -, e + e , 0, e + e - K s 0 0 0

16 В.Самсонов, ЛРЯФ Интегральный выход и T ( - мезона) Измерения Т показывают, что достигаются температуры, предсказанные для образования КГП; Киральная симметрия: превышение интегрального выхода в e + e - над K + K - Но, требуются более точные измерения в лептонном канале.

17 В.Самсонов, ЛРЯФ submitted to Phys. Rev. Lett arXiv: Модификация внутри среды КГМ векторных мезонов?

18 В.Самсонов, ЛРЯФ Текущий статус физических исследований (ядерная материя в условиях экстремально высокой плотности и температуры) Цель: Согласно предсказаниям КХД при температуре взаимодействующей системы ~170 МэВ адронная материя должна переходить в состояние сосвободными кварками и глюонами, т.н. кварк - глюонная плазма (КГП) Текущий статус: Физические результаты эксперимента PHENIX указывают на то, что в столкновениях тяжелых релятивистских ядер действительно образуется среда, которая по своим свойствам существенно отличается от обычной ядерной материи: Высокая плотность (dN g /dy ~ 1000, ~ 14 ГэВ 2 /фм, > 15 ГэВ/фм 3 ): Подавление выхода адронов (u,d,s,c) с большим поперечным импульсом. Модификация азимутальных корреляций частиц (джеты) Высокая температура образующейся системы (T 0 max ~ МэВ): Тепловые фотоны Идеальная жидкость с малой вязкостью, малое время термализации, сильное взаимодействие между партонами (не газ): Потоки идентифицированных адронов, содержащих u, d, s, c – кварки План действий: Продолжение исследований с целью получения численных характеристик образующейся материи. Тесное сотрудничество с сообществом теоретиков для физической интерпретации большого числа экспериментальных наблюдений с целью их связи со свойствами образующейся материи

19 В.Самсонов, ЛРЯФ

20 В.Самсонов, ЛРЯФ Будущее RHICа: RHIC-II Увеличение светимости в 10 раз: Электронное или стохастическое охлаждение. Предпочтение отдается стохастическому охлаждению (быстрее и дешевле). Запуск первой очереди в 2009 году (L x 3-4). Запуск второй очереди в 2010 году (L x 10) Новый источник ионов EBIS. Возможность ускорения U в 2009 году Появляется возможность Выход частиц сравним с ожиданиями сканирования по энергии: для LHC: (10-50)x ; ~10% L; 25% раб. время

21 В.Самсонов, ЛРЯФ Предварительное расписание

22 В.Самсонов, ЛРЯФ Международный эксперимент CBM The CBM collaboration includes 400 collaborators from 52 different institutes from 15 countries.

23 В.Самсонов, ЛРЯФ ПИЯФ в эксперименте СВМ (сейчас) Анализ физических процессов с образованием мюонных пар в процессах рождения векторных мезонов с малой массой ( ρ,ω,φ) и J/ψ. Анализ возможностей расширения детектора CBM для регистрации мюонных пар. Анализ экспериментальных возможностей мюонного идентификатора (MuCh) в рамках Монте-Карло программы CBMROOT. Разработка структуры мюонного идентификатора (MuCh) и оптимизация абсорберов и сегментации трековых камер. Оценки применимости конкретных типов детекторов (в частности GEM, micromegas и их производных) в качестве трековых детекторов в MuCh. Разработка, изготовление и испытания прототипов на основе конкретных типов детекторов (в частности GEM, micromegas и их производных). Анализ процессов с рождением гиперонов (Λ,Σ,Ξ,Ω)и эффективности их регистрации экспериментальной установкой СВМ. Участие в разработке концепции детектора RICH. Разработка систем газообеспечения газовых детекторов. Участие в разработке электроники считывания трековых детекторов.

24 В.Самсонов, ЛРЯФ CBM detector: μ + μ - setup CBM detector: e + e - setup GSI

25 В.Самсонов, ЛРЯФ Electrons vs muons: physics difference arXiv:nucl-ex/ v1 23Dec 1997 CERES (1997) Scomparini (NA60), QM 05

26 В.Самсонов, ЛРЯФ MuChGSI present compact 3.8 m 5.5 m

27 В.Самсонов, ЛРЯФ max pad mm 2 space resolution: x – 12.8 mm, y – 12.8 mm min pad mm 2 space resolution: x – 400 μm, y – 800 μm Assumed detector segmentation: 5% occupancy 6 segmented absorber layers: 225 cm Fe: 13.5 λ I 18 tracking detector layers first detector last detector Simulations Au+Au central collisions at 25 AGeV Мюонная детекторная система СВМ (MuCh)

28 В.Самсонов, ЛРЯФ Central Au+Au collisions at 25 AGeV ρ, ω, φ μ+μ- J/ψ, ψ' μ+μ- particleS/Bε (%)σ (MeV) ω φ ρ J/ψ Ψ' Ψ'11627 Идентификация векторных мезонов по мюонным парам в СВМ

29 В.Самсонов, ЛРЯФ J/ψ e+e- target 250 μm ρ, ω, φ e+e- central Au+Au collisions at 25 AGeV particleS/Bε (%)σ (MeV) ω φ ρ J/ψ Ψ' Ψ' J/ m = 38 MeV/c 2 ' m = 45 MeV/c 2 preliminary: 25 μm target Идентификация векторных мезонов по электронным парам в СВМ

30 В.Самсонов, ЛРЯФ Детектирование гиперонов с STS (без p, K, π идентификации) - - total efficiency 10.6% 2.1% 1.0% (uds)(dss) (sss) central Au+Au collisions at 25 AGeV: Silicon tracker: 2 hybrid pixel (750 µm each), 4 microstrips (400 µm each) Strips with 50 µm pitch and 5 o stereo angle full event reconstruction

31 В.Самсонов, ЛРЯФ Принцип устройства Mikromesh/GEM детекторов Испытательный бокс с детектором Испытательный стенд микромегас детекторов Зависимость газового усиления oт величины высокого напряжения Mikromesh GEM

32 В.Самсонов, ЛРЯФ RA source: Fe 55 Gas mixture: He-80%; CO 2 -20% Ug=2.05 kV Usg=100mV; Tsg=35ns FWHM; Испытания прототипа ТGEM детектора

33 В.Самсонов, ЛРЯФ Возможный вариант конструкции камер на основе Miсromesh/GEM модулей

34 В.Самсонов, ЛРЯФ Декабрь 2007, сессия ОФВЭ ЛРЯФ Спасибо за внимание

35 В.Самсонов, ЛРЯФ Статус физических исследований Физические результаты эксперимента PHENIX продолжают указывают на то, что в столкновениях тяжелых релятивистских ядер действительно образуется среда, которая по своим свойствам существенно отличается от обычной ядерной материи: Высокая плотность (dN g /dy ~ 1000, ~ 14 ГэВ 2 /фм, > 15 ГэВ/фм 3 ): Подавление выхода адронов (u,d,s,c) с большим поперечным импульсом. Модификация азимутальных корреляций частиц (джеты) Высокая температура образующейся системы (T 0 max ~ МэВ): Тепловые фотоны Идеальная жидкость с малой вязкостью, малое время термализации, сильное взаимодействие между партонами (не газ): Потоки идентифицированных адронов, содержащих u, d, s, c – кварки

36 Muon Chambers (MuCh): GEANT3 Fe Fe Fe Fe Fe cm cm 0 cm 5 cm 314 cm hard track soft track

37 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