Dconfinement et plasma dans les collisions dions lourds

Déconfinement et plasma dans les collisions d’ions lourds • Plasma de quarks et de gluons • Le Petit Bang • RHIC/LHC Journées 2002 de la Division Physique Nucléaire de la SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Plasma de quarks et de gluons • Big Bang – haute température (1012 K) grande densité d ’énergie – 10 -6 s. : Plasma matière confinée • Etoiles à neutrons – effondrement d ’étoile – forte densité de matière (5 à 10 fois la densité nucléaire classique) – matière confinée plasma SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG : transition de phase • QCD sur réseau / T 4 T/TC N d. o. f = 3 Pions SFP-Caen N d. o. f = 37 (2 -flavor) Quarks and Gluons Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Température PQG : diagramme de phase Plasma de quarks et de gluons Big Bang Collisions d ’ions lourds ~200 Me. V Etoile à neutrons Matière Nucléaire ordinaire 1 SFP-Caen 5 — 10 Frédéric Fleuret - LLR Ecole Densité (r/r 0)

PQG : collisions d’ions lourds • 15 ans de recherche au CERN • 1986 - 1987 : Oxygène @ 60 & 200 Ge. V/nucléon • 1987 - 1992 : Soufre @ 200 Ge. V/nucléon • 1994 - 2000 : Plomb @ 40, 80 & 158 Ge. V/nucléon hadrons 2000 photons hadrons Pb WA 98 multistrange NA 57 SFP-Caen NA 49 NA 45 CERES WA 85 strangelets NA 50 NA 52 dimuons NA 34/3 HELIOS 3 WA 94 WA 80 dimuons hadrons NA 44 1992 1986 dielectrons WA 97 1994 S O + pp et p. A pour des études de référence NA 34/2 HELIOS 2 Frédéric Fleuret - LLR Ecole hadrons NA 35 NA 36 NA 38

PQG : collisions d’ions lourds • Collisions “Spectateur s” “Participants” Paramètre région de fragmentation cible région centrale de rapidité région de fragmentation projectile d’impact “Spectateur s” • Densité d ’énergie y<0 y=0 y>0 Formule de Bjorken : 3 Ge. V/fm 3 SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG : Le « Petit Bang » • Quelques résultats du CERN - SPS collision températur e Hadronisation expansion Déconfinement + plasma temps – Suppression du J/psi (déconfinement+plasma) – Augmentation d ’étrangeté (plasma) – photons directs et di-leptons (plasma) – gel chimique (hadronisation) – gel thermique (expansion) SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Petit Bang : signatures du PQG • Plasma écrantage de couleur suppression du J/ quarkonium NA 50 p-A écrantage Absorption s ABa absorption nucléaire p-A A-U Pb-Pb SFP-Caen NA 50 Frédéric Fleuret - LLR Ecole S-U Pb-Pb

Petit Bang : signatures du PQG • Augmentation anormale d ’étrangeté – plasma augmentation de la production de particules étranges (sss) > (dss) > (uds) Þ (uds) x 1, 5 Þ (dss) x 5 Þ (sss) x 17 b SFP-Caen “Participants” Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Petit bang : signatures du PQG • di-électrons • photons direct plasma augmentation de la production de di-leptons. Bkg= , Plasma augmentation de la production de photons directs à grand PT CERES/NA 45 WA 98 • compatible avec modèle hydro (T~330 Me. V) • données p-A correctement reproduites SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Petit Bang : gel chimique • Abondances • Des modèles thermiques reproduisent les abondances mesurées NA 44, NA 49, NA 50, WA 97, WA 98 P. Braun-Munzinger et al. SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole T 170 Me. V

Petit Bang : gel thermique • Spectre des particules WA 97, CERN-EP-2000 -001 T = Tgel + ½ m <V >2 NA 44 PRL 78 (1997) 2080 SFP-Caen équilibre thermique Frédéric Fleuret - LLR Ecole Tgel ~ 140 Me. V <V > ~ 0, 4 c mouvement collectif

Petit Bang : bilan • La vision globale o. r d expansion Ha collision a m s a Pl augmentation d ’étrangeté Gel thermique Gel suppression chimique du J/psi Photons Exces de directs di-leptons températur e 170 Me. V 140 Me. V temps SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG à RHIC • La machine Démarrage : 2000 • Collisionneur • Circonférence = 3. 8 km • Energie : • 300 Ge. V en p-p • 200 Ge. V en Au-Au • Luminosité • Au-Au: 2 x 1026 cm-2 s-1 • p-p : 2 x 1032 cm-2 s-1 SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG à RHIC été 2000 5 semaines (130 Ge. V) Sept. - Déc. 2001 15 semaines (200 Ge. V) Premiers résultats SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG à RHIC • Premiers résultats : densité d ’énergie BNL - AGS 4 Ge. V CERN - SPS 17 Ge. V SPS RHIC AGS BNL - RHIC 130 Ge. V SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG à RHIC • Premiers résultats : transparence Avant la collision d. N/d. Y Y<0 Y=0 Y>0 Forte densité baryonique arret Y=0 Y>0 Faible densité baryonique Forte densité baryonique transparence Y<0 SFP-Caen Y=0 Y>0 Frédéric Fleuret - LLR Ecole Faible densité baryonique

PQG à RHIC • Premiers résultats : gel thermique – flot radial plus important à RHIC plus forte pression RHIC mid-rapidity SPS Tp = 565 Me. V TK = 300 Me. V Tp = 190 Me. V T = Tgel + ½ m <V >2 Tgel (RHIC) ~ 140 Me. V <V > (RHIC) ~ 0, 52 c Tgel (SPS) ~ 140 Me. V <V > (SPS) ~ 0, 4 c SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG à RHIC • Premiers résultats : jet quenching hadrons (X. N. Wang, hep-ph/0111404) leading particle p-p q q hadrons q leading particle SFP-Caen tq ue leading particle Je hadrons nc hin g leading particle q hadrons A-A Perte d ’énergie dans le milieu Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG à RHIC • Données 2000 : . o dr expansion Ha collision a Gel thermique augmentation d ’étrangeté a suppression l Gel P du J/psi chimique Photons Jet Exces de directs quenching di-leptons sm températur e 140 Me. V temps • Données 2001 : – J/ , étrangeté, photons directs, di-leptons – premiers résultats QM 2002 : Nantes (18 -24 juillet) SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG au LHC • La machine Démarrage : 2007 • Collisionneur • Circonférence = 27 km • Energie : • 14 Te. V en p-p • 5, 5 Te. V/A en Pb-Pb • Luminosité • p-p: 1033 -34 cm-2 s-1 • Pb-Pb : 1027 cm-2 s-1 SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

PQG au LHC • LHC. vs. plasma – plus dense – plus grand – plus longtemps • physique du plasma étrangeté abondances quarkonia di-leptons Photons directs transparence Jet quenching SFP-Caen Spectre des hadrons ALICE Frédéric Fleuret - LLR Ecole densité d’énergie

PQG au LHC • L ’expérience ALICE SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Conclusion • CERN-SPS – 1986 2000 – collisions Pb-Pb à 17 Ge. V/A – « un nouvel état de la matière créé au CERN » • BNL-RHIC – collisions Au-Au à 200 Ge. V/A – confirmation et premières études – 2000 ~ 2007 • CERN-LHC – collisions Pb-Pb à 5, 5 Te. V/A – étude complète SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Petit Bang : signatures du QGP • Suppression anormale du J/ – plasma écrantage de couleur p-A S-U quarkonium Pb-Pb c écrantage Y NA 50 (Satz et al. ) c g y (30%) SFP-Caen Frédéric Fleuret - LLR Ecole

Physics Menu * Needs upgrade SPS Global and Hadrons Multiplicity ET Spectra and ratios Flow & Correlations Multi – strange NA 49, WA 80 All NA 44+ … WA 97 Rare / Penetrating Probes Photons Low-mass e+e. Vector mesons l +l K +K J/ e+e + + Open charm High p. T WA 98, CERES NA 50 NA 49 SFP-Caen NA 50 NA 60 (CERES, WA 98) Frédéric Fleuret - LLR Ecole RHIC BRAHMS PHENIX PHOBOS STAR X X X X* X X X* X