1 / 38

Tökéletes folyadék a RHIC-nél

Tökéletes folyadék a RHIC-nél. Kontextus A RHIC Tézispontok Eredmények Összefoglalás. Csanád Máté ELTE TTK Atomfizikai Tanszék Témavezető: Kiss Ádám Szakmai vezető: Csörgő Tamás PhD védés. A Nagy Bumm. Az anyag felépítése: Molekulák, atomok Elektronok, protonok, neutronok

lawrence-ferguson
Download Presentation

Tökéletes folyadék a RHIC-nél

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. Tökéletes folyadék a RHIC-nél Kontextus A RHIC Tézispontok Eredmények Összefoglalás Csanád Máté ELTE TTK Atomfizikai Tanszék Témavezető: Kiss Ádám Szakmai vezető: Csörgő Tamás PhD védés

  2. A Nagy Bumm • Az anyag felépítése: • Molekulák, atomok • Elektronok, protonok, neutronok • Kvarkok, gluonok • Korai univerzum: forró, táguló rendszer • Kvark-gluon anyag • Hűlés → kifagyás • Ma: ‘fagyott anyag’ • Fagyott világ hasonlata

  3. Nehézion-ütközések: Kis Bumm • Nukleon-olvasztás • Kvarkok bezárása ill. kiszabadítása • Hasonlat: jégből víz vagy gőz • Szárazjég? Vízjég? • Nagy energiájú ütközéssel mindez elérhető (?) • Nehézionok ütközése: forró, táguló rendszer • Elég forró? Régi-új anyag?

  4. Elindított fejlesztési programok: Relativistic Heavy Ion Collider • RHIC: Relativisztikus nehézion ütköztető • Két koncentrikus gyűrű, metszéspontokon ütközések • Nyaláb: p, d, Cu, Au; Tömegközépponti energia: 20-500 GeV/nukleon • 4 kísérleti együttműködés: BRAHMS, PHENIX, PHOBOS (Veres Gábor), STAR • Magyar intézményi részvétel a PHENIX-ben: • KFKI: Csörgő T., Hidas P., Nagy M., Ster A., Sziklai J.,Vértesi R., Zimányi J. • ELTE: Kiss Á., Csanád M., Deák F. • DE: Tarján P., Imrek J., Veszprémi V. • BNL: Dávid Gábor

  5. A RHIC működéséről

  6. PHENIX • Fotonok, elektronok, müonok, hadronok azonosítása • A reakció összes szakaszának vizsgálata • Áthatoló próbák: korai állapotot tükrözik • Hadronok: kifagyáskori állapot

  7. A PHENIX együttműködés

  8. A részecskesugarak elnyelődése • Ellentétes irányú részecskesugár-keletkezés • Kifelé menő nagy energiájú részecskesugarak elnyelődése:  sűrű, erősen kölcsönható anyag! • Ellenpróba (d+Au) és referencia (p+p) döntő elnyelés közegben

  9. Az elliptikus folyás • Elliptikus folyás (v2): kollektív mozgás • Ritka gáz esetében v2 nulla • Hidrodinamikai viselkedés: v2 > 0 M. Csanád, T. Csörgő, A. Ster et al. nucl-th/0512078

  10. Tökéletes folyadék? • Tökéletes ≠ ideális! • Tökéletes: elhanyagolható viszkozitás és hővezetés • Ideális: összenyomhatatlan • Viszkozitásh: nyíróellenállás mértéke • Becslés: • Alacsony viszkozitásNagy hatásk.m. Erős csatolás • Lényeges mérőszám: kinematikai viszkozitás • AdS/CFT megfeleltetés: • hep-th/9711200, gr-qc/0602037, hep-th/0405231 • Viszkozitás-mérés: • nucl-ex/0609025, arxiv:0704.3553, nucl-th/0606061, nucl-ex/0611018

  11. Kvarkok folyadéka • Az elliptikus folyás hidrodinamikai változóban a kvarkszámmal skáláz! • Szabadsági fokok: kvarkok PHENIX Collaboration, Phys.Rev.Letters 98:162301, 2007

  12. Tézisek • A PHENIX ZDC/SMD • Ultra-periferiális ütközések vizsgálata • Parciális koherencia keresése korrelációkkal • Kétrészecske korrelációk erősségének analízise • A forrás Lévy-stabilitásának vizsgálata • Buda-Lund modell ellipszoidálisan szimmetrikus tűzgömbökre • A HBT sugarak rapiditásfüggésének skálázása • Az elliptikus folyás univerzális skálázása a RHIC-nél

  13. 1. A Zero Degree Calorimeter • Lepárolgó neutronok detektálása • A ZDC szerepe: centralitás, diagnosztika • Feladat: megfigyelő (‘monitoring’) szoftver írása • SMD: Zápor Maximum Detektor: • Négyzethálós szerkezet • Elhelyezkedés: a ZDC-ben SMD Online Monitoring System for the PHENIX ZDC and SMD PHENIX internal technical note 419 http://www.phenix.bnl.gov/phenix/WWW/publish/csanad/zdc/note/

  14. NJ/Ψ= 10 3 (stat) 3 (syst) 2. Mérések a ZDC segítségével • J/Ψ detektálás ultra-periferiális ütközésekben • Hatáskeresztmetszet összehasonlítva az elmélettel Coherent photoproduction of J/Ψ and high-mass e±pairs in ultra-peripheral Au + Au collisions at √sNN= 200 GeV David d’Enterria for the PHENIX Collaboration nucl-ex/0601001

  15. 3. Parciális koherencia keresése • A tűzgömb hidrodinamikailag leírható része: fc • A tűzgömb koherens része: pc • Két- és háromrészecske Bose-Einstein korrelációk mérésével meghatározható • T. Csörgő, Heavy Ion Phys. 15, 1 (2002), hep-ph/0001233 • Eredmény: parciális koherencia megengedett, fc> 45%, pc<85% PHENIX PRELIMINARY Measurement and analysis of two- and three-particle correlations M. Csanád et al. [PHENIX Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 611 (2006)

  16. 4. Királis szimmetria helyreállása • Jóslat: Az h’ tömege sűrű és forró anyagban lecsökken az UA(1) szimmetria helyreállása miatt • Ötlet: l(mt) mérése alacsony impulzusnál Forró és sűrű anyag: h’ tömeg módosul  Növekvő h’ keletkezés Bomlás: h’h+p+ +p-(p0+p++p−)+p++p− Hosszú élletartammal A p-k átlagos pt-je: 138 MeV  Több nem-kölcsönható p 138 MeV-nél l(mt) a kölcsönható p-k arányát méri  Lyuk a l(mt) függvényben M. Csanád for the PHENIX Collaboration, nucl-ex/0509042 PHENIX PRELIMINARY Measurement and analysis of two- and three-particle correlations M. Csanád et al. [PHENIX Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 611 (2006)

  17. 5. A forrás Lévy-stabilitása • Másodrendű fázisátalakulások: kritikus exponens • A rendparaméter térbeli eloszlása esetén: h • Lévy eloszlás: anomális diffúzió! M. Csanád, T. Csörgő and M. Nagy, Braz.J.Phys.37:1002-1013,2007. • Megegyezik a kétrészecske korrelációs függvények Lévy-stabilitási indexével (a–val) • Azaz h=a, Csörgő et. al., nucl-th/0512060 • A QCD univerzalitási osztálya = 3d Ising modeleké • Itt h = 0.03±0.01, de realisztikusabb random field Ising modelekben: h = 0.50±0.05 (Wilczek és Rajagopal, hep-ph/9210253) • PHENIX Au+Au adatok: a=1.4±0.1 • Másodrendű fázisátalakulás kizárva (preliminarily) nucl-ex/0509042

  18. 6. A Buda-Lund modell • Skálajóslatok teljesülése: termalizáció, hidrodinamikai viselkedés, Hubble-tágulás • Sikeres analitikus hidro modellek • Kiterjesztés ellipszoidális szimmetriára • Kifagyás ↔ részecskekeltés ↔ Boltzmann-egyenlet • Megfigyelhető mennyiségek számolása: • Egyrészecske-spektrumok: N1(p) • Elliptikus folyás: v2(η,pt) • HBT sugarak: R(η,pt,φ) Buda-Lund hydro model for ellipsoidally symmetricfireballs and the elliptic flow at RHIC M. Csanád, T. Csörgő and B. Lörstad, Nucl. Phys. A 742, 80 (2004)

  19. 7. A HBT sugarak skálázása • Hanbury Brown és Twiss (HBT): kétrészecske korrelációs sugarak ↔ forrás mérete • Hidrodinamikai modellből számolható • Kollektív, termális viselkedés → információvesztés, skálázás • Hubble törvény vagy akár Newton: • HBT sugarak: skálaváltozó megjelenése Universal scaling of the rapidity dependent elliptic flow and the perfect fluid at RHIC M. Csanád, T. Csörgő and B. Lörstad and A. Ster, Nucl. Phys. A 774, 535 (2006)

  20. 8. Az elliptikus folyás skálázása • Buda-Lund hidrodinamika: skálajóslat (2003) • PHENIX (2005), PHOBOS (2006) és STAR (2005) adatok igazolják ezt Csanád, Csörgő, Lörstad, Ster, Nucl. Phys. A742:80-94,2004 Csanád, Csörgő, Lörstad, Ster et al. nucl-th/0512078

  21. Kísérleti tapasztalatok összegzése • Részecskesugarak elnyelődése, d+Au ellenpróba: új anyag • Elliptikus folyás: ez az új anyag folyadék • Sikeres számítások tökéletes folyadékkal • Hasonlat (Bill Zajc, Scientific American): • Egyszerre kiszabaduló sok rab • Kis térrész, „tolongás”, gyakori kölcsönhatások, termalizáció, folyadék-viselkedés! • Kvarkok tökéletes folyadéka • Elhanyagolható viszkozitás és hővezetés • Szabadsági fokok: kvarkok

  22. PHENIX publikációk • Hozzájárulás: adafelvétel, ZDC működtetése • Absence of suppression in particle production at large transverse momentum in 200 GeV d + Au collisions. {PRL91:072303,2003} (270) • Double helicity asymmetry in inclusive mid-rapidity π0 production for polarized p + p collisions at 200 GeV {PRL93:202002,2004} (41) • Jet structure of baryon excess in Au + Au collisions at 200 GeV. {PRC71:051902,2005} (54) • Formation of dense partonic matter in relativistic nucleus-nucleus collisions at RHIC. {NPA757:184-283,2005} (385) • Saturation of azimuthal anisotropy in Au + Au collisions at 62 GeV to 200 GeV. {PRL94:232302,2005} (30) • Nuclear modification factors for hadrons at forward and backward rapidities in deuteron-gold collisions at 200 GeV. {PRL94:082302,2005} (31) • J/Ψ production and nuclear effects for d+Au and p+p collisions at 200 GeV. {PRL96:012304,2006} (62) • Jet structure from dihadron correlations in d+Au collisions at 200 GeV. {PRC73:054903,2006} (18) • Improved measurement of double helicity asymmetry in inclusive midrapidity π0 production for polarized p+p … {PRD73:091102,2006} (10) • Nuclear effects on hadron production in d = Au and p + p collisions at 200 GeV. {PRC74:024904,2006} (20) • Jet properties from dihadron correlations in p+p collisions at 200 GeV. {PRD74:072002,2006} (26) • Measurement of direct photon production in p + p collisions at 200 GeV. {PRL98:012002,2007} (14) • Elliptic flow for phi mesons and (anti)deuterons in Au + Au collisions at 200 GeV. {PRL99:052301,2007} (6) • Production of omega mesons at Large Transverse Momenta in p + p and d + Au Collisions at 200 GeV. {PRC75:051902,2007} (2) • J/Ψ Production vs Centrality, Transverse Momentum, and Rapidity in Au+Au Collisions at 200 GeV. {PRL98:232301,2007} (32) • System Size and Energy Dependence of Jet-Induced Hadron Pair Correlation Shapes in Cu+Cu and Au+Au … {PRL98:232302,2007} (14) • Energy Loss and Flow of Heavy Quarks in Au+Au Collisions at 200 GeV. {PRL98:172301,2007} (39) • Correlated Production of p and anti-p in Au+Au Collisions at 200 GeV. {Phys.Lett.B649:359-369,2007} (5) • J/Ψ production versus transverse momentum and rapidity in p+p collisions at 200 GeV. {PRL98:232002,2007} (8) • Centrality dependence of pi0 and eta production at large transverse momentum in 200 GeV d+Au collisions. {PRL98:172302,2007} (10) • Measurement of high-p(T) single electrons from heavy-flavor decays in p+p collisions at 200 GeV. {PRL97:252002,2006} (26) • Azimuthal angle correlations for rapidity separated hadron pairs in d + Au Collisions at 200 GeV. {PRL96:222301,2006} (11) • Részvétel az analízisben és a cikk megírásában, PPG, IRC tagság • Evidence for a long-range component in the pion emission source in Au + Au collisions at 200 GeV. {PRL98:132301,2007} (7) • Scaling properties of azimuthal anisotropy in Au+Au and Cu+Cu collisions at 200 GeV {PRL98:162301,2007} (33) • Coherent photoproduction of J/Ψ and high-mass e+ e- pairs in ultra-peripheral Au+Au collisions at 200 GeV {nucl-ex/0601001} (11) (+2 folyamatban) • Saját PHENIX-es cikk • Measurement and analysis of two- and three-particle correlations. {NPA774:611-614,2006} (4) • Systematics of identified hadron spectra at PHENIX. {nucl-ex/0505001} (3)

  23. Elméleti publikációk • Buda-Lund hidrodinamikai modell • Buda-Lund hydro model for ellipsoidally symmetric fireballs and the elliptic flow at RHIC. {NPA742:80-94,2004} (30) • An indication for deconfinement in Au+Au collisions at RHIC. {APP B35:191,2004} (12) • Buda-Lund hydro model and the elliptic flow at RHIC. {Nukl49,S45,2004} (2) • A Hint at quark deconfinement in 200 GeV Au+Au data at RHIC. {Nukl49,S49,2004} (8) • Indication of quark deconfinement and evidence for a Hubble flow in 130 GeV and 200 GeV … {JPG30:S2079,2004} (20) • Universal scaling of the rapidity dependent elliptic flow and the perfect fluid at RHIC. {NPA774:535,2006} (4) • Understanding the rapidity dependence of the elliptic flow and the HBT radii at RHIC. {AIP828:479,2006} (5) • Universal scaling of the elliptic flow and the perfect hydro picture at RHIC. {nucl-th/0512078} (9) • Universal scaling of the elliptic flow at RHIC. {WWND22,nucl-th/0605044} (5) • Analysis of identified particle yields and Bose-Einstein (HBT) correlations in p + p collisions … {APH:A24,139,2005} (5) • Gyorsuló, relativisztikus hidrodinamikai megoldás • A New family of simple solutions of perfect fluid hydrodynamics. {nucl-th/0605070} (7) • Accelerating Solutions of Perfect Fluid Hydrodynamics for Initial Energy Density … {Braz.J.Phys.37:723,2007}(2) • Detailed description of accelerating, simple solutions of relativistic perfect fluid hydrodynamics. {arXiv:0709.3677} (1) • Similar final states from different initial states using new exact solutions of relativistic hydro… {arXiv:0710.0327} (0) • Egyéb • Anomalous diffusion of pions at RHIC. {Braz.J.Phys.37:1002,2007} (2) • From Quark Gluon Plasma to a Perfect Fluid of Quarks and Beyond. {Erice07, nucl-th/0702045} (0) • Can the neutron-capture cross sections be measured with Coulomb dissociation? {EPJA27:1217,2006} (0) • Összesítés • PHENIX publikációk: 36db, idézettség: 1189, ebből független: 995 (komolyabb részvétel 5 publikációban) • Elméleti publikációk: 17db, idézettség: 114, ebből független: 77

  24. Köszönetnyilvánítás Köszönöm az irányítást, támogatást, megértést és mindenfajta segítséget • Csörgő Tamás és Kiss Ádám témavezetőimnek • Horváth Ákos TDK témavezetőmnek • Az Atomfizikai Tanszéknek • Tanáraimnak • A PHENIX kísérlet és a PHENIX-Magyarország tagjainak • Szüleimnek és nagyszüleimnek • És mindenkinek …

  25. Gáz Folyadék Milyen anyagot látunk tehát? NEM IGEN

  26. Jövő, célok • A kvarkanyag természetének feltérképezése • Új adatok analízise • Új elméleti jóslatok tesztelése • Nagyobb luminozitás (RHIC II) • Felfedező utak a QCD fázisdiagramján • Nagyobb energiák vizsgálata • A kritikus pont keresése (alacsonyabb energiák) • Új ütköztető rendszerek vizsgálata (e-RHIC) • Kolumbusz éppen megérkezett az Új Világba

  27. 1. mérföldkő: új jelenség • Nagy transzverz impulzusú részecskék elnyomása: PHENIX eredmény a Physical Review Letters címlapján • Az első nagy tudományos elismerés, analízis vezetője: Dávid Gábor (KFKI és Ster András is fent a cikken)

  28. 2. mérföldkő: új anyagfajta • d+Au ütközésekben nem megfigyelhető az új jelenség • Nem az Au mag szerkezetmódosulása • Au+Au: új anyag • PHENIX-Magyarország: ELTE, DE, KFKI, 10 szerző

  29. Top Story 2005 Az Amerikai Fizikai Intézet szerint 2005 legfontosabb eseménye a kvarkfolyadék felfedezése

  30. Viszkozitás mérések • Alsó határ: • hep-th/9711200, gr-qc/0602037, hep-th/0405231 • Eredmények • R. Lacey et al.,nucl-ex/0609025 • H.-J. Drescher et al.,arx:0704.3553 • S. Gavin, M. Abdel-Aziz,nucl-th/0606061 • A. Adare et al., nucl-ex/0611018

  31. Nukleáris modifikáció (PHENIX) • Ellentétes függés az ütközés frontálisságától • d+Au: Cronin-effektus (részecskék újraszóródnak  növekmény) • Au+Au: Új jelenség: elnyelődnek a nagyenergiás részecskék (jetek) • Keletkező új anyag: részecskesugarak elnyelése (jet quenching)

  32. A közeg hatása a jetekre • Mach kúpok? • A sugárzás gyorsabban megy, mint a hangsebesség • Gluon sugárzással ad le energiát • QCD “hangrobbanás” (?) • Erősen csatolt, sűrű folyadékban számítunk erre

  33. A rendparaméter térbeli eloszlása • Lévy exponens analízise

  34. Skálázási előrejelzések • Kollektív, termális viselkedés → Információvesztés, skálázás • Mit jelent ez? • Hubble törvény vagy akár Newton • Cannot predict acceleration or height • Transzverz spektrumok: • Elliptikus folyás: • Korrelációs sugarak:

  35. Kaon HBT jóslat • Transzverz tömeg skálázás → ha mt-ben ábrázoljuk, ugyanaz a görbe minden részecskére K

  36. Néhány további részlet • Mach-kúpok észlelése • d, Φ és D részecskék is „folynak” • Semleges pionok elnyomva, fotonok nem • Királis dinamika: ρ és η’ tömegmódosulás • Cross-over fázisátmenet helyett PHENIX együttműködés, különböző cikkek

  37. Rövid áttekintés • Sokmódusú gyorsító • 22 GeV (Au, Cu, p) • 56 GeV (Au) • 62 GeV (Au,Cu, p) • 130 GeV (Au) • 200 GeV (Au, Cu, d, p) • 410 GeV (p) • 500 GeV (p) • Tudomány • >160 referált cikk, több mint 90 a Phys. Rev. Lettersben • Jelentősfelfedezések • A jövő: e-RHIC és RHIC II • Azonosított kulcskérdések • A gyorsító és a kísérletek továbbfejlesztése biztosítva

  38. LHC ZDC neutronspektrum

More Related