p + p , Au + Au and d + Au at  s= 200 ГэВ

1. Результаты на коллайдере RHIC 2000-2003 г.г. p+p, Au + Au and d + Au at s= 200 ГэВ В.Л. Коротких, декабрь 2003 г. ЭкспериментыSTAR,PHENIX, PHOBOS, BRAHMS (По материалам QM-2002, CMS-HI Delphy 2003, R.Baier et al. hep-ph/0310274 2003)

2. Введение Столкновения тяжелых ионов могут пролить свет на природу КХД при высоких температурах и/или высоких плотностях материи. При энергиях SPS, s/A = 5  17 ГэВ, было 2 заметных эффекта в А+А соударениях: 1. Число мезонов J/ существенно меньше в центральных А+А столкновениях, чем в периферических или для малых А. 2. Число пар е+ епревышает предсказания принятых адронных моделей. Эффект сильнее при более низких энергиях. В БНЛ на коллайдере RHIC проведены измерения при s/A = 55ГэВ, 130ГэВ (серия 1) s/A = 200ГэВ (серия 2)

3. Заметно ожидаемое изменение от SPS до RHIC.При SPS Распределение по множественности в А+А имеет один пик при быстроте = 0. При энергиях появляется Центральное плато, в котором физика boos-инвариантна и не зависит от быстроты (приближенно). Возможно в Центральном плато образуется деконфаймированная материя с ненулевой температурой и почти нулевой кварк-антикварковой плотностью. Эксперименты на RHIC обнаружили довольно узкое Центральное плато шириной  =  1 в области распределения частиц =  5 . Даже без электромагнитных данных к настоящему времени имеется 4 значительных наблюдений в данных RHIC: 1. Подавление при высокихpT. Число частиц с pT= 2 10ГэВ подавлено относительно числа частиц в p+p , умноженному на число бинарных NN столкновений. Подавление Приблизительно постоянно и равно фактору 2-3. Это совершенно Противоположно данным SPS , где число частиц с большими не подавляются, а усиливается в 2-3 раза из-за многократных Перерассеяний в ядре (эффект Кронина).

4. 2. Эллиптический поток- изменение анизотропии импульсов частиц. Гидродинамика предсказывает линейный рост эллиптического потока с pT для пионов. На RHIC это видно до pT= 1.5 ГэВ , но в области pT= 26ГэВ эллиптический поток выходит на константу, что противоречит гидродинамической модели. 3. HBT радиусы. Пионная интерферометрия дает измерение пространственных размеров системы. Гидродинамика предсказывает, что Соотношение двух размеров R out / R sideбольше единицы и будет расти с ростом pT . Вместо этого эксперимент обнаруживает, что R out / R side равен 1 приpT=0.4 ГэВ и уменьшается с ростом pT . HBT радиусы указывают на то, что адронизация происходит как «взрывная» волна. 4. Поглощение струй. При энергиях RHIC струи видны в р+р столкновениях. В А+А выделяются события с лидирующими частицами. Показано, что в центральных столкновениях подавлены события back-to-back? Т.е. имеется вещество, которое поглощает струи от двух партонов.

5. Таким образом, пришло волнующее время новых физических явлений. Имеется яркое согласие между различными экспериментами для многих измеряемых величин. Решающий прогресс сделан в точности измерений. Если бы точность была 30%, то множество теорий объясняли бы данные. Сейчас точность порядка 5%, что позволяет отбросить большинство из них. Эксперимент является триумфатором в настоящее время. Сделан вызов теоретикам – синтезировать все экспериментальные факты в рамках последовательного подхода. Представления, существовавшие до экспериментов на RHIC: большой рост множественности в А+А в сравнении с р+р, большие размеры адронной системы после вымораживания адронов, - не выжили. Отдельные модели могут объяснить некоторые аспекты данных RHIC, но ни один подход в настоящее время не объясняет все, что интересует физиков.

7. КХДфазовая диаграмма температура – плотность сильно-взаимодействующей материи

8. А-А столкновения Фазовая диаграмма КХД температура – химический потенциал сильно-взаимодействующей материи Красные точки –результат статистической Модели с отношением выхода частиц в Столкновениях тяжелых ионов. Розовая кривая – химическое выморажива- ние при постоянной плотности 0.75 0 ( 0 =0.16 fm -3). Я кривая – фазовая граница в расчетах КХД на решетках с Т = 160 МэВ . Заштрихованння область – равновесная материя при высокой барионной плотности  Фундаментальный интерес КХД при высоких барионных плотностях и астрофизики LOI of Proposal “Compressed Baryonic Matter”, CBM collaboration, 2004

9. Определение pz,y, , xF PZ = | p| cos ( ), mT = sqrt(m0 2 + pT 2) Rapidity y: Generalized velocity Pseudorapidity~y: easier to measure FeynmanxF: scaled pz Away from mid-rapidity:

10. А-А столкновения

11. Рождение адронов в p+p и А+А столкновенияхпри s= 200 ГэВ Зависимость отpT (безмодельное сравнение )

12. PHENIX Сечение рождения  0в p+p при s=200GeV и pQCD N(1+pT/p0) –n, p0=1.22 GeV/c, n=9.99

13. Сравнение сеченний p+p  0, Au + Au   0 Периферические !!! Центральные столкновения !!!

14. А-А столкновения

15. Широко используемое отношение в исследовании А+А столкновениях d2NAB /dydpT • RAB(pT)= <TAB>d2Npp /dydpT • - отношение выхода частиц в А+B и р+р столкновениях, отнесенное к нуклонной поперечной плотности в области геометрического «перекрытия» двух ядер. Оно измеряет отклонение АА данных от некогерентной суперпозиции NN столкновений • <TAB (b)> - среднее число NN столкновений . d2 b TAA (b) / in (AA) ~ A 4/3 . • - <N part (b)> - среднее число «раненых» нуклонов или число участвующих нуклонов в А+B столкновении.d2 b Npart (b) / in (AA) ~ 2A • Раненый нуклон -это нуклонв ядре А или В, испытавший хотя бы одно неупругое соударение.

16. Некогерентная сумма по NN - столкновениям ( RAA(pT) = 1 ) Сечение процесса A + B  a + X равно некогерентной суперпозиции сечений независимых NN – столкновений N + N  a + X

18. Модель Глаубера , если f NN (q) - чисто мнимая

19. ~ A 2/3

21. = 1

22. Above n~3, pion yields constant Central AA has n~5-6 per participant Scaling with Npart Reduces leading particle effect Scaling with s NA49 SPS Relative yield of p in pA/pp for y>0 NA49 (unpublished) CERN-SPSLC-P-264-ADD-5 Ratio pA and pp at SPS pA collisions E910 NA49 n counts # collisions Npart=n+1 • With increasing n • Proton “stops” (i.e. deposits energy) • Pion yield saturates

24. А-А столкновения

25. А-А столкновения

26. <Nbin> и <Npart> sNN = 200 GeV Monte Carlo Glauber Calculation, Au+Au Woods-Saxon Parameters: 0 = .169346 nucleons/fm3, r0 = 6.38  0.06 fm, c0 = 0.535  0.027 fm Cross-sections: NN = 42  1 mb, geo = 7.2  0.4 b

27. Отношение числа бинарных столкновений к числу пар раненых нуклонов для Au+Au sinel=42 mb (RHIC) Для центральных столкновений число пар раненых нуклонов (участников) в ~ 6 раз меньше, чем число бинарных столкновений при энергиях RHIC sinel=33 mb (SPS) sinel=21 mb (AGS) Glauber Monte Carlo Backer, QM-2002

28. S.Ullrich (STAR), nucl-ex/0305018 Аu-Аu столкновения, s=130 GeV, |  | < 0.5 Два расчета : a) с < N part > по Monte-Carlo (d NN > d min = 0.4 fm) , b) с < N part > по аналитическим формулам - заметно отличаются. Параметризация плотности частиц по быстроте: Синяя линия – Kharzeev(PLB507(01)121), красная – Escola(NPB570(00)379)

30. А-А столкновения Зависимость отэнергии s и

31. Similarity of AA and e+e- at High Energy 200 GeV e+e- measures dN/dyT(rapidity relative to“thrust” axis)

32. (dN/dyT ) e+e- scales likeAA near midrapidity Particle density near midrapidity

33. Сравнение множественности заряженных частиц к числу пар раненых нуклонов для «элементарных» и ядро-ядерных соударений в зависимости от энергии • При высоких энергиях • результатыА+А совпадают • с е+ + е данными (случайность ?) • (см. следующий слайд) • 2. Не совпадают с р + р (полые • квадратики), если брать s/2 • 3. Совпадают, если брать s eff /2, • гдеseff вычисляется без энергии, • уносимой лидирующими • протонами (ромбики).

34. Зависимость <PTcharge> от Nch и от s, |  | < 0.5 1.Только RQMD с перерассеяниями описывает рост <PT >ААс N ch , но не HIJING 2. Промежуточный рост <PT >ААс s между е +е- и р+р, но нет роста <PT >АА для 130-200 ГэВ Результат, независящий от расчета < Tcoll(b) > или< N wound(b)> !!! S.Ullrich (STAR), nucl-ex/0305018