1 / 34

Hadrony w materii j ądrowej- nowe wyniki eksperymentalne

Hadrony w materii j ądrowej- nowe wyniki eksperymentalne. Motywacja: Generacja mas hadronów i rola symetrii chiralnej Promieniowanie z gorącej materii jądrowej Mezony wektorowe ( //) : j ęzyczek uwagi Przegląd najnowszych wyników eksperymentalnych:

irving
Download Presentation

Hadrony w materii j ądrowej- nowe wyniki eksperymentalne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Hadrony w materii jądrowej-nowe wyniki eksperymentalne • Motywacja: • Generacja mas hadronów i rola symetrii chiralnej • Promieniowanie z gorącej materii jądrowej • Mezony wektorowe (//): języczek uwagi • Przegląd najnowszych wyników eksperymentalnych: • Mezony w jądrze: E325@KEK, TAPS@ELSA, HADES@GSI • Mezony w gorącej materii jądrowej: • T=60-80 MeV: DLS@BEVELAC, HADES@GSI (1-2 AGeV) • T=150-180 MeV: CERES@SPS, NA60@SPS(40-160 AGeV) • Podsumowanie P. Salabura IFUJ

  2. mq,l [MeV] Q t 105 b c 104  2/3 c c t u  103 s Kwarki  102 -1/3 d s b d u 101  e 1 e   0 leptony 10-1 10-2 e e   -1 10-3 kwarki leptony 3 rodziny cząstek Generacja mas Model standartowy • Jaki jest mechanizm generacji mas hadronów? Mproton>> 3mu/d (20 MeV) ! Model kwarków: masy "constituent" (Mu/d ~300 MeV) • Generacja mas leptonów i kwarków przez mechanizm Higgsa • Masy„current" (mu/d~20 MeV)

  3. Oddziaływanie silne zachowuje skrętność (chiralność) • Zachowanie izospinu (UV) . Np: piony mają taką samą masę • Degenarcja mas partnerów chiralnych (UA). Np: (1+), a1(1-) Symetrie (globalne) oddziaływań silnych • Zachowanie liczby barionowej: U(1)V • Symeria chiralna SU(Nf)L/R: • Oddziaływanie silne (Lagrangian)bezmasowych kwarków (u,d) jestniezmiennicze względem 2 transformacji: Axialnej i Wektorowej f.falowa kwarku w p. zapachu q=(u,d) , =(1, 2 , 3) macierze Izo(spinu) Pauliego

  4. 1- 1+ Parnterzy chiralni 0- 0+ Mezonycu Mezonycs Mezony lekkie 1+ (2.54) 1+ (2.46) 1+ (2.46) 1+ (2.42) 0+ (2.32) 0+ (2.31) f0 0+ 1- (2.01) 1- (2.11) Ds D0 0- (1.96) 0- (1.86) Widma hadronów a Symteria Chiralna (Sch) • Widma hadronów : dublety chiralne przykład dla mezonów z J=0 • różne masy parnerów chiralnych! Symetria chirlana jest złamana • przewidziane w 1992-94 dla układów cl(=u,d) przez M.Nowak, Rho, Zahed, Bardeen, Hill • i... Zmierzonew 2003 przez BELLE, CLEO, BARBAR SBrozszczepienie ~400 MeV/c2

  5. Klimt, Lutz,Weise Phys.Lett.B249(1990) 386 • Kondensat w materii jądrowej B Brown,Rho Phys.Lett. 66(1991)2720 Skalowanie Brown-Rho (B-R) mh *= mh(1-*/0) Spontaniczne łamanie SCh-kondensat kwarkowy • Natura wybiera stan jako stan podstawowy próżni stan charakteryzujący się • istnieniem kondensatu. SCh jest łamana spontanicznie – model Nambu-Goldstone: • bozony Goldstona (piony dla SU(2)) • generacja masy (masa konstytuentna kwarków) • parametr złamania Sch: Czy można to zmierzyć ?

  6. W. Peters et.al. NPA 632(1998)109: R. Rapp, J. Wambach r = r0 W materii jądrowej dodatkowe efekty:   N(1520)   r r r r D(1232) + ... + N-1 N-1 Dominująca rola barionów ! Scenariusz hadronowy zmian masy Funkcja spektralna (1 przykład): Próżnia:

  7. Czasowa ewolucja zderzenia jonów PHENIX (RHIC) First chance collisions Freeze-out Dense matter T Quark Matter CERES, NA60 (SPS) TC~170 MeV DLS, HADES(GSI,BEVELAC) thermal freeze out chemical freeze out Hadron Resonance Gas Toneev at al. ,nucl-th/0503088: 3-fluid hydrodynamics SIS DLS, HADES, KEK E235 temperature Nuclear Matter baryon chemical potential 1200-1700 MeV 940 MeV mB Relatywistyczne zderzenia ciężkich jonów: „Laboratorium” gęstej i gorącej materii jądrowej

  8. rI =1 2p+4p+... Im Πem(M,q) r+w+f KK e+ e- qq W próżni Πem ~(e+e-hadrony) γ s ≥ sdual~(1.5GeV)2:pQCD kontinuum s < sdual :Zdominowana przez mezony wektorowe! Promieniowanie gorącej materii jądrowej Funkcja korelacyjna elektromagnetycznych prądów kwarkowych: fB(T,E) – rozkład temperatury

  9. Rozpady dwóciałowe (linie): 2AGeV Ca+Ca  V→ e+e- • Pomiar własnosci (m, ) -> f. spektralna mezonów wektorowych ,,  w materii (reakcje pA, A, AA ) poprzez rozpady dileptonowe e+e-lub µ+µ- • Rozpady trójciałowe (Dalitz) (continuum): • Niezaburzona informacja z wnętrza materii • małe prawd.(2) rozpadu w kanał dielektronowy • Duże tło hadronowe e+ V→e+e- X c 10-15 fm/c • CB – Tło kombinatoryczne z rozpadów0 Dalitz+ konwersja fotonów! Me+e [GeV/c2}- e- Metoda eksperymentalna

  10. Podsumowanie (cz.I) I. Widma hadronów zbudowanych z lekkich kwarków odzwierciedlają złamanie symetrii chiralnej odpowiedzialnej za generację mas • Masa hadronów jest (jak?) wielkością zależną od własności materii (, T) i może ulec zmianie: scenariusz BR vs hadronowy (czy one naprawdę mówia o innym mechanizmie?) II Emisja promieniowania elektromagtnetycznego z gorącej materii jądrowej (wirtualne fotony o q2<1 MeV/c2 ) odbywa się przez mezony // φ • Zmiana własności mezonów w materii (M*, *) może być sygnałem zmian własności materii (hadron gaz-QGP)

  11. Wyniki eksperymentalne (I) • Mezony w jądrze

  12. „tomografia” rozpadu  w jądrze Pb 0= 0.17/fm3 Mezony w jądrze • p (E=3-4 GeV), - (E=1-2 GeV) • 30% rozpadów  w jądrze, ~90% rozpadów  w jądrze • p (E=12 GeV) • ~ 6% rozpadów  w jądrze • ~60% rozpadów  w jądrze • Generalna idea eksperymentu P+p boundX e+e-X „dielektrony ” P+pboundX 0 X 3 X „fotony” e+ P =-, p,  detektor 208Pb P  e-

  13. Opis widma eksperymentalnego przez tło + rozpady „swobodnych” mezonów , , φ, η→ nadwyżka par dla 0.6<M<0.75 GeV/c2 Mezony w jądrze (p+A) p+A @ 12 GeV R. Muto, QM 2004; KEK – PS E325 • Widmo opisane poprawnie zakładając zmianę masy m*=m0(1-0.16/0) ! • 50-66% rozpada sięwewnątrz jądrai tylko 5-9%  !

  14. Obliczenia teor: P. Mühlich et al., nucl-th/0310067 m =m0 (1 -  /0); przy  = 0.16 • Obliczenia teoretyczne opisują dane przy założeniu: • wynik jest zgodny z obserwacją z KEK dla mezonu  ! Mezony w jądrze (+A) • Nb  Nb, E  1.2 GeV (CB/TAPS@ELSA) • Zaleta eksperymentu: • Duże prawdopod. rozpadu →0 (8%) dla →e+e- 10-5 ! • Wada: • 0 oddziałuje z materią (λsw~1-2 fm!) – „rescattering”

  15. E.Bratkovskaya et al.. Nucl-th/0101067(01) M.Effenberger et al. Phys.Rev.C027601(01) Przewidywania teoretyczne: Mezony w jądrze- ostateczny dowód na skalowanie B-R? • eksperyment HADES@GSI (2006): p+Pb@4 GeV, -+Pb@1.3 GeV • Selekcja  w spoczynku wzgl. jądra poprzez kinematykę p<300 MeV/c !

  16. Wyniki eksperymentalne(II) Wysokoenergetyczne zderzenia jądro-jądro

  17. Data: R.J. Porter et al.: PRL 79(97)1229 Model: E.L. Bratkovskaya et al.: NP A634(98)168,BUU, vacuum spectral function • Dobry (w ramach statystyki!) opis produkcji par e+e- w reakcjach pp, pn • Duża nadwyżka par ponad widmo oczekiwane z rozpadów swobodych mezonów w reakcjach C+C i Ca+Ca @ 1 AGeV! • Nawet skalowanie B-R nie wyjaśnia nadwyżki! Dielektrony z DLS@BEVELAC @ 1AGeV

  18. HADES w GSI: koncept spektrometru

  19. Dielektrony z HADES@GSI • Toroidalny spektrometr magnetyczny • Akceptancja geometryczna par 35% • Identyfikacja elektronów • RICH:Ring Imaging CHerenkov, Zupełnie „ślepy” na hadrony • TOF: ściana przelotu • Pre-Shower: 18 komór drutowych + konwertery z ołowiu– wkład IFUJ • Rekonstrukcja śladów • MDC: 24 komory dryfowe z 100 µm przestrzenną zdolnością rozdzielczą • Identryfikacja elektronów w czasie rzeczywistym (100µs !) w systemie wyzwalania • 100-krotny wzrost wydajności w stosunku do DLS ! Start w 2002 1 m

  20. PreShower RICH RICH +MDC I Magnet HADES@GSI

  21. linear z axis ! log. z axis ! yield [arb. units] Identyfikacja elektronów : HADES • zdarzenia wyzwolone triggerem w 2'rzędu (LVL2): 1.2 % zdarzeń LVL1! • LVL2: koincydencja "elektronów" w RICH i META. Wydajność na pary>86% • offline :+ pełna rekonstrukcja śladów warunek nab

  22. PRELIMINARY C+C @ 2 AGeV HADES • Pomiar w 2002 w konfiguracji bez MDCIII/IV • Widmo eksperymentalne poprawione na: • wydajności detektorów • wydajności rekonstrukcji • Normalizacja do +/- mierzonych w w tym samym eksperymencie • Porównanie do przewidywań teorii tylko w obrębie akceptancji geometrycznej! • Przewidywania oparte na znanych przekrojach czynnych ( ) i skalowaniu mt () within acceptance • (σm(ω) = 10%). • blędy systematyczne +50%/-40%

  23. C+C @ 2 AGeV HADES- porównanie z HSD Porównanie z obliczeniami teoretycznymi : HSD v2.5 of May ´05, E. Bratkovskaya et al. Widmo pędu poprzecznego Widmo masy niezmienniczej e+e->9o, pt > 100 MeV/c

  24. HADES: Weryfikacja rekonstrukcji dilektronów :pp @ 2.2 AGeV (2004) TARGET: LH2 (5cm length - 21023 protons/cm2) • wiązka protonów 107 p/ • Cel: eksluzywna rekonstrukcja mezonu  oraz pierwszy test rekonstrukcji z wysoką zdonością rozdzielczą • pp → pp → pp+ - 0(hadrony) • pp → pp → ppe+e-  (dielektrony) pełen zestaw komór w 4 sektorach (4MDC) 3 sektory z (3MDC) Setup

  25. Ekskluzywna rekonstrukcja  Kanał elektromagnetyczny kanał hadronowy • pp→pp→ppe+e- pp→pp→pp+-0 • pp→pp0→ppe+e- R = hadr/electr 15.31.3 (SIM) 19.8 2.1 (EXP) dobra zgodność ! 0 =2.4%  =2.6% Missing Mass of protons [MeV/c2] Missing Mass of protons [MeV/c2]

  26. radial drift TPC: momentum and energy loss RICH's: electron identification p/p=2%1%*p/GeV m/m = 3.8 % for  (dE/dx)/(dE/dx) = 10% Dielektrony z SPS(I): CERES(2000) Detekor CERES:RICH + TPC • 200 naładowanych cząstek w akcpetancji/zderzenie ! • rozróżnianie elektronów od hadronów RICH + TPC (pionów, 5x wiecej niż nukleonów!) na poziomie 4*104 !

  27. Zależność od centralności zderzenia centralność Dielektrony z CERES(I) D. Miskowiec QM2005 • Nadwyżka par nad widmo oczekiwane z rozpadu „swobodnych” hadronów: • mee > 0.2 GeV: • 2.430.21 (stat) Błąd systematyczny: 21%

  28. J.P.Wessels et al., Nucl. Phys. A 715 (2003) 262 scenariusz „hadronowy” scenriusz B.R Dielektrony z CERES(II): zależność od Ebeam • Scenariusz BR opisuje dane gorzej (2/n = 2.4)! • Nadwyżka przy niższej energii (40 AGeV) jest większa

  29. muon trigger and tracking magnetic field hadron absorber czy ! Eksperyment Na60 @SPS (+-) 2.5 T dipole magnet beam tracker vertex tracker targets Matching in coordinate and momentum space • Vertex mionów może być dokładnie określony • Poprawa zdolności rozdzielczej dla M+-<1 GeV!

  30. Doskonały opis widma dla zderzeń peryferyjnych w oparciu o zmierzone krotności //η/φ w reakcjach pp, pBe • Określenie wkładu pochodzącego od mezonu  (funkcji spektralnej mezonu w materii jądrowej) poprzez odjęcie wkładów od pozostałych mezonów w fukcji centralności • Nadwyżka od „niezmodyfikowango” mezonu  rośnie z centralnością zderzenia (zgodnie z obserwacjami CERES) • Wzrost natężenia- nowe kanały otwarte w materii: +-- -> Dimiony z Na60@SPS(I): rekonstrukcja mezonów S.Demjanovic QM2005

  31. Di-miony z Na60 @SPS(II): scenariusz BR vs hadronowy Zderzenia centralne S.Demjanovic QM2005 Sceriusz „hadronowy” Scenriusz B.R Kształt niezaburzony (Breit-Wigner) • pierwszy pomiar funkcji spektralnej mezonu  w materii jądrowej wydaje się wykluczać scenariusz B.R (obniżenie masy)! • Dane o doskonałej jakości czekają na pełen opis teoretyczny!!

  32. Podsumowanie (cz. II) • Pomiary funkcji spektralnej mezonów / (także φ-KEK325) w materii jadrowej wskazują na modyfikację masy zgodną ze scenariuszem BR • Nowe pomiary przy niższej energii wiązki (p()+Pb HADES@GSI) powinny być bardziej czułe i dostraczyć komplementarnej informacji • Zderzenia ciężkich jonów 1-2AGeV (HADES+DLS) wskazuję na nadwyżkę par, jednak ostateczne konkluzja dopiero po przprowadzeniu serii eksperymentów:pp,dp,A+A,1-2 AGeV (HADES2005-2008): C+C @2004, Ar+KCl @1.8 AGeV (2005), p+p @ 3.5 GeV (2006) p()+Pb (2007), dp/pp @1.2 GeV (2007) • URHIC (CERES+NA60) wskazują na duże modyfikacje szerokości mezonu  (scenariusz hadronowy preferowany!) • Nowa generacja precyzyjnych pomiarów definiuje nową jakość danych- wyzwanie dla teorii!

  33. Promieniowanie gorącej materii jądrowej Widmo masy niezmienniczej →e+e- z reakcji C+C @ 2AGeV • Im Πem – funkcja spektralna mezonu • Im Πemrozkład Breita Wignera dla rozpadu w próżni • czynnik 1/M3 dla rozpadu w kanał dileketronowy • fB(M,T) – rozkład dostępnej energii (masy) dla danej temperatury • fB(M,T) ~exp(-M/T) • Duże znaczenie dla niskich energii

  34. r/r0 15 fm/c S. Bass et al. IQMD C.Fuchs Phys.ReV.C67 025202(2003) SIS (BEVALAC) energy regime: 1-2 AGeV • Final state in heavy ion collisions; • up to 200 charged particles (Au+Au) • approximately 10 % pions, baryon dominated • Production of vector mesons below threshold • co-operative process :NN N, N NN N N*()  N • production confined to high density phase • One vector meson decaying into lepton pair per 10 Million reactions ! • Enhancement of baryon density • Dt (3 > r/r0 > 2) = 15 fm/c.. • Comparable to \ life times : V=1.3\23 fm/c • Near threshold dynamics - off-shell effects! • complementary pN and N programme !

More Related