Post on 02-Jan-2022
Satz Lecture Notes
Global Properties of A-A Collisions II
M. Kliemant, R. Sahoo, T. Schuster, R. Stock
18.10.2013 RQGP: Vojtěch Pacík & Olga Rusňáková
Osnova
Úvod
Rozdělení příčné energie 𝐸𝑇
Prostorová hustota energie 𝜖
Produkce nabitých částic
Rozdělení rapidity nabitých částic
Modifikační faktor 𝑅𝐴𝐴
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 2 Vojtěch Pacík
Produkce hadronového obsahu
Centrální A-A srážky o vysokých energiích 𝐸𝑐𝑚𝑡𝑜𝑡
Vysoká prostorová hustota produkovaných částic
Multiplicita částic
SPS (3.3 TeV) ≈ 1 600
RHIC (38 TeV) ≈ 4 000
95% pozorované multiplicity - „termální“ piony (𝑝𝑇 ≈ 2 GeV)
Zkoumání rozložení energie a produkovaných částic ⇒ složení hmoty
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 3 Vojtěch Pacík
Produkce částic
Faktory ovlivňující počet produkovaných částic v A-A srážkách
Energie srážky s
Centralita srážky
Zkoumání rozdělení produkovaných částic
Příčná hybnost pT
Rapidita 𝑦 / Pseudorapidita 𝜂
(𝜂 při neznalosti hmotnosti částic)
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 4 Vojtěch Pacík
y = sinh−1pLmT
𝜂 = −ln(tan𝜃
2)
Hustota příčné energie
Celkové množství příčné energie 𝐸𝑇
Měření toku energie v kalorimetrech
Odhad produkovaných částic (𝑝𝑇 , 𝑚𝑇)
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 5 Vojtěch Pacík
𝐸𝑇 = 𝐸 𝜃𝑖 sin 𝜃
𝑖
beam
𝜃
𝑥 𝑦
𝑧
𝐸(𝜃𝑖)
Rozdělení hustoty příčné energie
Centrální srážka 𝐸𝑇 = 520𝐺𝑒𝑉: 𝑏 → 0
Parametry
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 6 Vojtěch Pacík
Minimum bias distribution of total transverse energy in Pb+Pb collisions at 𝑠= 17.3 GeV , and S+Au collisions at 𝑠 = 20 GeV, in the rapidity interval 2.1 < y < 3.4.
𝐸𝑇 = 1.2𝑇𝑒𝑉
𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡 = 370
𝐸𝑇𝑁𝑃 =
𝐸𝑇
0.5𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡= 6.5𝐺𝑒𝑉
(𝐸𝑇𝑚𝑎𝑥 energie „úplného zastavení“)
Zbytek 𝐸𝑇𝑚𝑎𝑥: podélný pohyb (při SPS energiích)
Fireball → „Fire-tube“: válcový objem prvotní hustoty energie
𝐸𝑇 ≈ 0.6𝐸𝑇𝑚𝑎𝑥
Prostorová hustota energie 𝝐
Kritická hodnota (při 𝜇𝐵 = 0)
SPS
RHIC
Znalost zachycených částic (jejich energetických stavů)
„Teploměr“srážky
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 7 Vojtěch Pacík
𝜖 𝜏0 =1
𝜋𝑅21
𝜏0
𝑑𝐸𝑇𝑑𝑦
Lattice QCD results at zero baryon potential for energy density 𝜖/𝑇4versus 𝑇/𝑇𝐶 with three light quark flavors, compared to the Stefan-Boltzmann-limit 𝜖𝑆𝐵of an ideal quark-gluon gas
𝜖0 ≈ 1𝐺𝑒𝑉/𝑓𝑚3
𝜖 𝜏0 = 1𝑓𝑚 ≈ 3𝐺𝑒𝑉/𝑓𝑚3
𝜖 𝜏0 = 1𝑓𝑚 ≈ 6𝐺𝑒𝑉/𝑓𝑚3
Spektrum produkovaných nabitých hadronů
85 % „soft“ piony (𝑝𝑇 ≤ 1𝐺𝑒𝑉/𝑐)
Rozdělení rapidity 𝝅−
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 8 Vojtěch Pacík
Left panel: negative pion rapidity distributions in central Au+Au and Pb+Pb collisions from AGS via SPS to RHIC energies. Right panel: the Gaussian rapidity width of pions versus 𝑠 , confronted by Landau model predictions (solid line).
Rapidita nabitých částic
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 9 Vojtěch Pacík
Left panel: charged particle pseudo-rapidity distribution in 𝒑𝒑 collisions at 𝑠 = 540 GeV. Right panel: same in RHIC Au+Au collisions at 𝑠 = 130 GeV at different centralities. Closed lines represent fits with the color glass condensate model.
Rapidita nabitých částic
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 10 Vojtěch Pacík
W produkce Vyšší 𝑁𝑐ℎ Asymetrie kolem 𝜂 = 0
Mírný pokles (plošina) kolem 𝜂 = 0 Typický tvar pro 𝑝𝑝 a Au+Au Počet produkovaných částic roste s
centralitou
Rapidita nabitých částic
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 11 Vojtěch Pacík
Pseudo-rapidity distribution of charged hadrons produced in central Au+Au collisions at 𝑠= 200 GeV compared with 𝒆+𝒆−data at similar energy. The former data normalized by 𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡/2.
Produkce nabitých částic
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 12 Vojtěch Pacík
The total number of charged hadrons per participant pair shown as a function of 𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡
in Au+Au collisions at three RHIC energies.
Charged hadron rapidity density at mid-rapidity vs. 𝑠, compiled from𝑒+𝑒−, 𝑝𝑝, 𝑝𝑝 and A+A collisions.
Shoda 𝑁𝑐ℎ v A+A a 𝑒+𝑒− srážek 40% potlačení v 𝑝𝑝
Srovnání A-A a pp srážek
Kvalitativně podobné tvary rozdělení rapidity
Shodný vývoj s rostoucí 𝑠
Jak efektivně srovnat A-A a pp srážky?
(při stejných 𝑠)
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 13 Vojtěch Pacík
𝑝𝑝, 𝑝𝑝 , 𝑒+𝑒− reakce Centrální / semi-periferální A-A srážky (𝐴 ≈ 200) X
𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡 = 2 𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡 ≤ 2𝐴
Modifikační faktor 𝑹𝑨𝑨
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 14 Vojtěch Pacík
𝑅𝑦𝐴𝐴 ≡
1
0.5𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡
𝑑𝑁𝐴𝐴𝑐ℎ/𝑑𝑦
𝑑𝑁𝑝𝑝𝑐ℎ/𝑑𝑦
𝑅𝑦𝐴𝐴 < 1 : Suppresion / Potlačení produkce
𝑅𝑦𝐴𝐴 > 1 : Enhancement / Navýšení produkce
pp srážky – „referenční hodnota“
Proč srovnávat A-A a pp srážky?
Potlačení produkce J/Ψ v A-A srážkách ⇒ přítomnost QGP
Modifikační faktor 𝑹𝑨𝑨
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 15 Vojtěch Pacík
𝑅𝑦𝐴𝐴 ≡
1
0.5𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡
𝑑𝑁𝐴𝐴𝑐ℎ/𝑑𝑦
𝑑𝑁𝑝𝑝𝑐ℎ/𝑑𝑦
pp srážky – „referenční hodnota“
Proč srovnávat A-A a pp srážky?
Potlačení produkce J/Ψ v A-A srážkách ⇒ přítomnost QGP
𝑅𝑦𝐴𝐴 < 1 : Suppresion / Potlačení produkce
𝑅𝑦𝐴𝐴 > 1 : Enhancement / Navýšení produkce
Potlačení 𝐉/𝚿
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 16 Vojtěch Pacík
Centrality (𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡) dependence ofJ/Ψ production 𝑅𝐴𝐴 at SPS
compared to RHIC. [3]
Produkce nabitých částic
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 17 Vojtěch Pacík
The total number of charged hadrons per participant pair shown as a function of 𝑁𝑝𝑎𝑟𝑡
in Au+Au collisions at three RHIC energies.
Charged hadron rapidity density at mid-rapidity vs. 𝑠, compiled from𝑒+𝑒−, 𝑝𝑝, 𝑝𝑝 and A+A collisions.
𝑅𝐴𝐴 = 1.5 (RHIC) 𝑅𝐴𝐴 = 1.36
Produkce nabitých částic a centralita
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 18 Vojtěch Pacík
Charged particle density at midrapidity in A+A collisions at AGS, SPS, and RHIC energies [2]
Rostoucí 𝑁𝑐ℎ s narůstající centralitou A-A srážek
Děkuji za pozornost !
18.10.2013 RQGP - Global properties of A-A collisions II 19 Vojtěch Pacík
Reference M. KLIEMANT, R. SAHOO, T. SCHUSTER a R. STOCK: Global Properties of Nucleus-Nucleus
Collisions. 2008. [2] M. PETROVICI, I. BERCEANU, A. POP, C. ANDREI, A. HERGHELEGIU: Centrality dependence of
mid-rapidity charged particles density in relativistic heavy ion collisions - energy scaling. 2013 [3] E. T. ATOMSSA (PHENIX Collaboration), arXiv:0805.4562v1 [nucl-ex]. 2008