periférikus rikus Csanád d Máté M (ELTE, PHENIX, TOTEM) Magyar Magfizikus Találkoz vorkút UPC fizika LHC,, TOTEM? Kísérleti jelek Eredmények

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "periférikus rikus Csanád d Máté M (ELTE, PHENIX, TOTEM) Magyar Magfizikus Találkoz vorkút UPC fizika LHC,, TOTEM? Kísérleti jelek Eredmények"

Boglárka Vörös
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 J/Ψ keletkezés s ultra-perif periférikus rikus ütközésekben Csanád d Máté M (ELTE, PHENIX, TOTEM) Magyar Magfizikus Találkoz lkozó,, 2009., JávorkJ vorkút UPC fizika Foton-foton kölcsk lcsönhatás Fotonnyaláb A+A ütközésben RHIC mérések Kísérleti jelek Háttér Eredmények LHC,, TOTEM?

2 Bevezetés A nemlineáris QCD dinamika kis x és s kis Q 2 esetében az elméleti leti érdeklődés s középpontjk ppontjában Gluon-disztrib disztribúciós függvények: G(x,Q 2 ) Foton vektormezon folyamatok: Foton-foton kölcsk lcsönhatás: e + e - és ep mérések (HERA) Fermi 1924.: Egy relativisztikus részecske r elektromágneses terem fotonok folytonos spektrumával ekvivalens Új j irányok nyok: ( ) d σ γ N VN αγ s dt 3 α M Nagyobb energia Nehézion zion-nyalábok t = 0 e ee 5 V ( ) 2 ( ( ) ) 2 16 π xg x,q 3 2 2/21

3 Foton-foton kölcsönhatás Nagyenergiás γγ: kiegész szíti a hagyományos e + e -, ep vagy pp ütközéseket (QCD/QED, vagy SM-en túli folyamatok vizsgálat latára) Nagyenergiás s foton: többkomponensű rendszer γ = c γ + c V + c qq + c ll 0 0 V q l 0 V =ρ, ω, Φ,J/ Ψ, ϒ q = u,d,s,c,b l = e, μ, τ γ 0 dominál, de a γ V,qq fluktuáci ciók k erősen kölcsönhatnak és s nagy járulj rulékot adnak a γγ hatáskeresztmetszetekbe 3/21

4 γγ ütközések létrehozl trehozása Töltött tt részecske r EM tere = ekvivalens fotonok fluxusa Weizsacker-Williams Williams formula a γ-spektrumrara (e ± nyalábban, z=e γ / E e ): dn α ( ( ) ) em 1 2 Q z ln dz 2 π z Q 2 max 2 min mz e 2 2 Q min = Q max =m 1-z V (e.g.) Kis impluzus-átad tadás kis p t -s termékek & majdnem valós foton tonokok (Q 2 ~0) 4/21

5 γγ nukleon-nukleon ütközésekben Centrális ütközés: Periférikus rikus ütközés: Ultra-perif periférikusrikus ütközés: Két t nehézion nem fed át b>b min 2R Ultra-Peripheral Collision (UPC) Kibocsát t egy majdnem valós s fotont z=e γ / E A, x=zm A b min, K Bessel függvények fluxus: dn 2 γ α em Z 1 2xK (x) 0 x K (x) 1 K (x) 0 dz 2 π z Ez kölcsönhat a másik m maggal Nagy hatáskeresztmetszet (~Z 4 ) ( ) ( ( ) ) 5/21

Kutatási színhely nhely: : BNL@RHIC RHIC: Au+Au @ E cms = 200

6 Kutatási színhely nhely: : BNL@RHIC RHIC: E cms = 200 GeV/nucleon + Au+Au,, Cu+Cu, pp+pp, p d+au ütközések 500 GeV/nucl. nucl.-ig 4 kísérleti együttm ttműködés: BRAHMS, PHENIX,, PHOBOS, STAR PHENIX: többszáz kutató,, rengeteg kutatási témat 6/21

7 PHENIX UPC detektor torokok DC + PC: : RészecskeR szecske- nyomkövet vetés (e ± impulzusa). EMCal + RHIC: : e ± azonosítás. ZDC: Előresz reszórt rt neutronok (Au* bomlás): BBC: TöltT ltött tt részecskékre kre trigger 7/21

8 J/Ψ keletkezés UPC-ben Különféle folyamatok Dielektron kontinuum: : A+γ+γ A*+e + e - Koherens J/Ψ keletkezés: γ+a A*+J/Ψ( Ψ( e + e - ) Inkoheren oherens keletkezés (Coulomb-sz szétesés): γ+a A +xn+ xn+j/ J/Ψ( e + e - ),, sokkal nagyobb p t 8/21

9 Centrális rapiditás: Kísérleti jelek Alacsony multiplicitás: N<15 (ink( inkább N=2) Alacsony p t (nagy hullámhossz mhossz, koherencia feltétel tel ): E photon,max ~ γ/r ~ 3GeV (80GeV az LHC-nál) Nulla össztöltés Keskeny dn/dy y=0 körül Nagy rapiditás: Coulomb-gerjesztett A* bomlása neutron-el előreszórássalssal (Xn) 9/21

10 STAR: Folyamatok Au+Au UPC-ben PRL (02), Koherens ρ keletkezés, γ+a A*+ A*+ρ( π + π - ) PRC (04), Dielektron kontinuum alacsony inv esetén, γ+γ e + e m inv PHENIX: nucl-ex/ (prelim.), (végleges) J/Ψ keletkezés: γ+a A*+J/ A*+J/Ψ( e + e ) Dielektron kontinuum nagy m inv esetén: γ+γ e + e 10/21

11 A lehetséges hátth ttér Trigger szinten Végs gső jelben Nem-fizikai folyamatok: Kozmikus sugarak: : nincsn ZDC, nincs ütözési hely (vertex( vertex) Nyaláb-gáz ütközések: nincs vertex, nagy multiplicitás, aszimmetrikus dn/dy Fizikai folyamatok: Periférikus rikus A+A: nagy multiplicitás, nagy p t Hadronikus diffrakc kció (Pomeron-Pomeron): Pomeron): proton előresz reszórás, nagyobb p t : p t (γγ)<p t (PP), azonos töltt ltésű párok Inkoheren oherens UPC γ+n n+j/ n+j/ψ : p t (γγ)) < p t (γp), szélesebb & aszimm. dn/dy, 2 2 neutron (indu( indukált magbomlás) Egyéb koherens UPC folyamatok: γγ e + e - 11/21

12 Az UPC trigger PHENIX Run-4 4 AuAu UPC level-1 1 trigger: Cél-folyamat: γ+au Au*+J/ Au*+J/Ψ( e + e - ) Vétó BBC-koincidenci koincidenciára ( y ~3-4): Periférikus rikus és, nyaláb-gáz ütk.. szűrése se Neutron a ZDC-ben (E>30 GeV) Au* Coulomb bomlás s megkövetel vetelése Nagy energiájú (E > 0.8 GeV) EMCal blokk: e + e - bomlás J/Ψ-ből Gyűjt jtött tt események (összes ~0.4%-a): UPC AuAu: 8.5 M MinBias AuAu (BBCLL1): 1122 M ( L( L = 120 μb - 1 ) 12/21

13 Globális lis: PHENIX UPC vágások Standard vertex vágás: : zvtx < 30 cm Multiplicitás (részecskék k száma ma) = 2 (csak UPC innentől) Elektron ID vágás: v RICH: legalább 2 cső jelezzen a megfelelő helyen (ring imaging) Electronok ok: : E 1 >1 GeV vagy E 2 >1 GeV Párvágások: Szembemenő elektronok (alacsony össz-p t ) Maradék k hátth ttér r kivágása sa: Azonos töltt ltésű párok különböző töltésű párok Eredmény: 28 kül.. töltt ltésű pár és s 0 azonos töltt ltésű a m ee > 2 GeV/c 2 tartományban: tiszta minta 13/21

14 Hozamok Minta, m e+e +e- [GeV/c ] Hozam J/Ψ [2.7,3.5] 9.9 ± 4.1 (stat( stat) ± 1.0 (syst( syst) e + e - kontinuum [2.0,2.8] 13.7 ± 3.7 (stat( stat) ± 1.0 (syst( syst) e + e - kontinuum [2.0,2.3] 7.4 ± 2.7 (stat( stat) ± 1.0 (syst( syst) e + e - kontinuum [2.3,2.8] 6.2 ± 2.5 (stat( stat) ± 1.0 (syst( syst) 14/21

15 Kontinuum hatáskeresztmetszet 2 d σ + N + e e + Xn e e 1 1 = dydm Acc ε ε L Δ y Δ m ee y < 0.35, Δ trigg m ee A hatékonys konyság-korrekciók k utáni hkm: m e+e +e- interval [GeV/c ] d 2 σ/dm ee dy y=0 [μb b c 2 / GeV] STARLIGHT e + e - continuum [2.0,2.8] 86 ± 23 (stat( stat) ± 16 (syst( syst) 90 e + e - continuum [2.0,2.3] 129 ± 47 (stat( stat) ± 28 (syst( syst) 138 e + e - continuum [2.3,2.8] 60 ± 24 (stat( stat) ± 14 (syst( syst) 61 ee ee Az eredmények megegyeznek a QED (STARLIGHT) számol molásokkal! Alig van modell-becsl becslés s erre a tartományra elméleti leti jóslatokat j várunk v 15/21

16 J/Ψ hatáskeresztmetszet d σ J/ Ψ 1 N J/ Ψ 1 = dy BR Acc ε ε L Δ y y < 0.35 trigg [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Egyezés s az elmélettel lettel De: koherens + inkoherens keletkezés Fő szisztematikus hiba: koherens kontinuum Statiszti tikus hiba: alacsony [ 1]P.R.L.89, (2002) [ 2] P.L.B 72, 626 (2005) [ 3] arxiv [hep-ph] [ 4] arxiv: [hep-ph] alacsony luminozitás Jelenleg az elméletek letek kizárása nem lehetséges 16/21

17 LHC várakozások J. Nystrand, hep-ph/ , ph/ , NPA752(2005)470 17/21

18 Összefoglalás UPC: nagyenergiás fotonnyaláb Precisiós QCD Alacsony hátth ttér, egyszerű kezdőállapot Kiegész szítés s a szokásos sos e + e - vagy ep fizikához A RHIC első eredményei Hatékony trigger, egyszerű analízis Jó elméleti leti leírás Fő szisztematikus bizonytalanság: dielektron spektrum A modell-építőkövek tesztelése se egyelőre lehetetlen Folyt. köv az LHC-nál (TOTEM!) 18/21

19 Köszönöm m a figyelmet! arxiv: : /21

20 Transverse momentum distribution J/Ψ: low p t region consistent with Au form factor fit High p t region: also an incoherent component Continuum: coherent nature 20/21

21 Invariant mass distributions Continuum in good agreement with theoretical input J/Ψ peak & width also (theoretical input + full MC resp.+reco) 21/21

22 Based on David d Enterria for the PHENIX Coll. Quark Matter 2005, nucl-ex/ Zaida Conesa del Valle for the PHENIX Coll. Quark Matter 2009 PHENIX publication (submitted to PLB) arxiv: : A lot of thanks 22/21

23 Incoherent J/Ψ production Via Coulomb-breakup breakup How to separate from the coherent? Strikman: Via t distribution Via neutron tagging Coherent Incoherent ~ e -bt b=2.6gev -2 Limited statistics Strikman et al., hep-ph/ ph/ /21

24 Background substraction J. Nystrand, hep-ph ph/ , NPA752(2005)470 Starlight Monte Carlo simulation Determine continuum shape 700k e + e pairs with inv >1.5 GeV, 500 m inv μb 1 24/21

25 Resulting distributions Invariant mass distribution with continuum background Pair transverse momentum distribution Unlike-sign (red) and like-sign (yellow) pairs 25/21

26 Theoretical calculations Cross-section section is consistent with different model predictions though current precision precludes yet any detailed conclusion on the basic ingredients: shadowing and nuclear absorption [ 1) ] [ 2) ] [ 3) ] [ 4) ] Rough comparison with HERA e-p data, σ γp = Α α σ γa If coh. incoh.. ratio is 50% - 50% α coh = 1.01 ± 0.07 α incoh = 0.92 ± 0.08 α ~ 1, good agreement with HERA data hard probes scaling! [ 1) P.R.L (2002) ] [ 2) P.L.B626 (2005) 72 ] [ 3) arxiv [hep-ph] ] [ 4) arxiv: [hep-ph] ] Similar comparison with STAR ρ measurement gives α coh = 0.75 ± 0.02, closer to A 2/3 soft scaling [ZEUS, Eur.Phys.J.. C24 (2002) 345] [H1, Eur.Phys.J.. C46 (2006) 585] [STAR, Phys.Rev.C77 (2008) ] 26/21

Hasonló dokumentumok

Z bozonok az LHC nehézion programjában

Z bozonok az LHC nehézion programjában Zsigmond Anna Julia MTA Wigner FK Max Planck Institut für Physik Fizikus Vándorgyűlés Szeged, 2016 augusztus 24-27. Nehézion-ütközések az LHC-nál A-A és p-a ütközések