Przekaz liczby barionowej w zderzeniach hadronhadron hadronjdro i

Przekaz liczby barionowej w zderzeniach hadron-hadron, hadron-jądro i jądro-jądro P. Szymański Zespół NA 49

Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania p. Pb Oddziaływania Pb. Pb Podsumowanie

Plan Wstęp • • • Cel badań – co się dzieje z liczbą barionową? Modele Sposób opisu danych doświadczalnych Bariony netto – po odjęciu barionów z par BB Stan badań doświadczalnych – oddziaływania pp Poszerzenie zakresu badań–oddziaływania p. A i AA

Pytania - Gdzie „znajduje” się liczba barionowa? Co się z nią dzieje w zderzeniu barionów? Potencjalne odpowiedzi - - Brak ilościowych przewidywań teoretycznych • podejście perturbacyjne nie działa „Miękki” sektor QCD – większość Modele parametryzujące dane

Modele Dual model • Liczba barionowa w di-kwarku, „Junction picture” (Rossi/Veneziano) • Liczba barionowa w polu gluonów Liczba barionowa może podróżować na duże odległości

Jak opisać dane doświadczalne? N cząstek – redukcja do inkluzywnej produkcji protonów Podłużna przestrzeń fazowa: Zmienna skalująca: po wycałkowaniu po pędzie poprzecznym Najprostszy sposób badania przekazu liczby barionowej Od stanu początkowego do stanu końcowego

Trzeba mierzyć również antyptorony Część protonów w stanie końcowym pochodzi z produkcji par barion-antybarion – nic wspólnego z liczbą barionową stanu początkowego • Jeżeli pary o I=0, • Jeżeli pary o I=1 trzeba odjąć ile odjąć?

Stan badań eksperymentalnych (x. F, p. T) Niezadowalający nawet dla najprostszego pomiaru inkluzywnego • Stała tarcza (SPS) • Zderzacz (ISR) • Zderzacz (RHIC) • Zderzacz (LHC)

Jak poszerzyć zakres danych? intensyfikacja przekazu liczby barionowej w zderzeniach wielokrotnych – oddziaływania p. A i AA collisions • proton-jądro (p. A) collision b • jądro-jądro (AA) mean collisions Co się dzieje gdy liczba zderzeń rośnie ?

Podsumowanie Wstępu • Niewystarczające pokrycie przestrzeni fazowej w większości eksperymentów • Przeważnie brak danych uniemożliwia całkowanie po pędzie poprzecznym • Zderzacze: strefa eksperymentalna powinna wydłużać się s dla utrzymania pokrycia przestrzeni fazowej. Dla LHC powinna osiągnąć 500 m (wymaga specyficznej konstrukcji maszyny) • Dane z oddziaływań wielokrotnych przydatne – intensyfikacja przekazu liczby barionowej

Plan Wstęp Zderzenia elementarne • • • Eksperyment NA 49 Podwójnie różniczkowy przekrój czynny na produkcję protonów i antyprotonów Przekrój czynny wycałkowany po pędzie poprz. Uwzględnienie protonów produkowanych w parach Faktoryzacja pocisk-tarcza Oddziaływania p. Pb Oddziaływania Pb. Pb Podsumowanie

Eksperyment NA 49 (1995 -2002, CERN/SPS) Zestaw dużych Komór Projekcji Czasowej (TPC) detektory śladowe połączone z identyfikacją cząstek przez pomiar

Pokrycie przestrzeni fazowej przy 6 mln przypadków pp Identyfikacja cząstek : 0<x. F<1, 0<p. T<2 Ge. V/c protony p. T=0. 1 Ge. V/c antyprotony p. T=0. 1 Ge. V/c p. T=1. 9 Ge. V/c p. T=1. 5 Ge. V/c

Po wycałkowaniu po p. T Trzeba odjąć protony produkowane w parach

Wyznaczenie liczby protonów produkowanych w parachpomiar produkcji antyprotonów czy ? pociski o różnym izospinie ta sama tarcza (faktoryzacja) Do wyznaczenia liczby protonów netto trzeba odjąć 60% więcej antyprotonów

Zależność produkcji par barionów od izospinu pocisku rzuca światło na mechanizm ich produkcji q B g B q B g B Anihilacja kwarków morza Fuzja gluonowa symetryczne pary BB Ciężkie mezony możliwym źródłem par barionów Bariony „pamiętają” dane pocisku M. Bourquin, J-M. Gaillard Phys. Lett. B 59 (1975) 191

Czy widać faktoryzację tarcza-pocisk? Szybki proton w jednej półkuli – protony netto w przeciwnej Pocisk bez liczby barionowej Dwu-składnikowy mechanizm produkcji cząstek Wkład od pocisku i tarczy wyraźnie rozdzielony Przekaz liczby barionowej między nimi ograniczony do |x. F|<0. 3 wyklucza znaczące przesunięcia w pośpieszności przewidywane przez „junction picture” podejście

Podsumowanie Zderzeń Elementarnych • Dane NA 49 o produkcji protonów i antyprotonów znacznie poszerzają materiał doświadczalny • Produkcja asymetrycznych par barionów – sugeruje inny mechanizm produkcji niż produkcja centralna • Pierwsza obserwacja dwuskładnikowego mechanizmu przekazu liczby barionowej – pocisk i tarcza • Wzajemne przenikanie wkładów od tarczy i pocisku ograniczone do |x. F|<0. 3 – więzy dla „junction picture”

Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania p. Pb • • • Centralność zderzenia Wyznaczona on-line liczba „szarych protonów” Protony netto w p. Pb w zależności od centralności Zmierzona faktoryzacja – bezbarionowy pocisk Spiętrzenie wkładu od pocisku Oddziaływania Pb. Pb Podsumowanie

Oddziaływanie hadron-jądro – centralność zderzenia collisions collision „uderzone” nukleony powodują emisję „szarych protonów” 0. 15<p. LAB<1. 5 Ge. V/c b Liczba zderzeń pocisku zależy od liczby „szarych protonów” - Dla tej samej liczby zderzeń produkują więcej szarych protonów niż protony („mniejszy” pocisk musi uderzyć bardziej centralnie)

Oddziaływanie h. A – pomiar liczby „szarych protonów” NA 49 „centrality detector” - - Licznik proporcjonalny otaczający tarczę 256 padów Włączony w system wyzwalania NA 49

Produkcja protonów netto w p. Pb w zależności od centralności zderzenia • d. N/dx. F dla różnej liczby zderzeń pocisku ze wzrostem liczby zderzeń pocisku rozkład gęstości protonów netto przesuwa się w kierunku x. F=0 znany efekt, myląco zwany „stopping”

Czy można wydzielić wkłady pocisku i tarczy do rozkładów protonów netto w oddziaływaniach p. Pb? Pocisk z liczbą barionową netto równą 0: • Już pokazane wyniki w skali log • Konformalne przejście od < >p do < >Pb Spiętrzenie wkładu od tarczy: rośnie liniowo z liczbą zderzeń pocisku

Odjęcie zmierzonego wkładu od tarczy od rozkładu protonów netto Ze wzrostem centralności istotny wzrost przekazu liczby barionowej w kierunku x. F=0 Wynik niezależny od modelu (oparty tylko na zachowaniu liczby barionowej)

Podsumowanie oddziaływań p. Pb Centralność zderzenia on-line Protony netto w funkcji liczby zderzeń • • • Pierwszy raz wyznaczona faktoryzacja tarczy i pocisku – pomiar z bezbarionowym pociskiem Spiętrzenie wkładu od pocisku liniowe z liczbą zderzeń Wkład od pocisku – w porównaniu z pp przesunięcie w stronę x. F=0 rosnące ze wzrostem liczby zderzeń

Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania p. Pb Oddziaływania Pb. Pb • • Wyznaczenie centralności Pomiar produkcji protonów i antyprotonów Faktoryzacja Zależność wkładu od pocisku od centralności Podsumowanie

Oddziaływania Pb. Pb Centralność określona przez: • n par uczestniczących nukleonów zderzeń tychże Wyznaczona z pomiaru liczby cząstek naładowanych i modelu: mean collisions n par nukleon-nukleon uczestniczących w zderzeniu para ulega średnio zderzeniom

Wyznaczenie gęstości protonów netto poprzez pomiar produkcji p dla różnych centralności

Czy można wydzielić wkłady pocisku i tarczy do rozkładów protonów netto w oddziaływaniach Pb. Pb? Brak jądra bez barionów • • • można użyć symetrii Pb. Pb do wyznaczenia wkładu od pocisku dla x. F=0 dla x. F>0. 2 interpolacja między x. F 0. i 0. 2 Podobnie jak dla p. Pb przekaz liczby barionowej rośnie w kierunku x. F=0 Efekt mniejszy niż dla p. Pb przy zbliżonej liczbie zderzeń

Podsumowanie oddziaływań Pb. Pb Centralność zderzenia: n par uczestników zderzających się średnio < > razy Pomiar produkcji protonów i antyprotonów Wkład od pocisku wyznaczony dla x. F=0 i x. F>0. 2 • • Brak bezbarionowego pocisku Symetria i ograniczony przepływ między półkulami Ze wzrostem centralności silniejsze przesunięcie liczby barionowej w kierunku x. F=0 • Dla tej samej liczby zderzeń efekt mniejszy niż dla p. Pb

Plan Wstęp Zderzenia elementarne Oddziaływania p. Pb Oddziaływania Pb. Pb Podsumowanie – czego możemy nauczyć się z danych? • • porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych rozpad kaskadowy rezonansów możliwym źródłem przekazu liczby barionowej

Porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych pp – dane minimum-bias (nie ma selekcji centralności) • Dyfrakcja: pp: 15% zderzeń p. A: prawd. kolejnych zderzeń dyfrakcyjnych: (0. 15) 10 -5 =5 • 15% najbardziej centralnych pp: 15% zderzeń p. A: prawd. choć jednego centralnego 1 -(0. 85) 0. 56 =5 p. A i AA: w porównaniu z proton-proton wzbogacone o centralne zderzenia hadronów

Porównanie zderzeń pojedynczych i wielokrotnych Czy jest związek między centralnością zderzenia pp i protonem w stanie końcowym? • Jak wyznaczyć centralność? Liczba pionów • Ze wzrostem centralności x. F protonu maleje. • Protony w proton po odjęciu piku dyfrakcyjnego Przekaz l. b. w pp, p. A, AA zależy od centralności Jaka jest przyczyna przekazu liczby barionowej?

Kaskadowy rozpad rezonansów możliwym źródłem przekazu liczby barionowej - N*(1720) p(938) (770) 75% p(938) (140) 10% M(>2 Ge. V) p p (LEAR) Wzbudzony układ hadronowy z liczbą barionową Rozpadający się na obiekty o zbliżonych masach: Większa centralność: silniejszy przekaz l. b. Praca nad zbadaniem ilościowym w toku