Обнаружение эффекта подавления выходов заряженных адронов с большими поперечными импульсами в релятивистских ядро-ядерных столкновениях на установке PHENIX

• Автор: Пантуев, Владислав Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Введение

Глава 2. Постановка проблемы

Глава 3. Установка PHENIX

Глава 4. Анализ экспериментальных данных

Глава 5. Поправки и оценка систематических ошибок

Глава 6. Обсуждение полученных результатов

Глава 7. Гипотеза о конечном времени формирования среды

в А+А столкновениях

Глава 8. Заключение

Литература

1. ВВЕДЕНИЕ
1.1. Актуальность темы исследования
Построение квантовой хромодинамики (КХД) явилось поворотным пунктом в понимании природы сильного взаимодействия между элементарными частицами. Введение понятия кварков, нового квантового числа (цвета), существование хромодинамического поля (глюонные поля), формулировка принципиальных положений об асимптотической свободе на малых расстояниях и возникновения конфайнмента на больших расстояниях между кварками и глюонами получили полное научное признание и огромное число экспериментальных подтверждений. КХД стала фундаментальной теорией сильного взаимодействия. Вскоре на стыке нескольких областей физики - ядерной физики, физики элементарных частиц, квантовой хромодинамики и в некоторой степени астрофизики- стало развиваться новое направление: исследование КХД вещества при экстремальной температуре и плотности. Это направление привлекает все большее внимание экспериментаторов и теоретиков последние 30 лет. Действительно, КХД расчеты, проводимые на решетке, указывают на возможность фазового перехода при большой плотности энергии и высокой температуре из обычной ядерной материи в фазу конституентных кварков и глюонов в большом объёме взаимодействующих посредством обмена цветными зарядами. Предсказуемый интервал температуры для такого перехода находится в диапезоне 160-180 МэВ, а плотность энергии должна превышать 1 ГэВ/Фм3. Существуют так же полуфеноменологические оценки условий существования такого фазового перехода. Имеются предположения, что состояние материи из кварков и глюонов могло существовать в начальной стадии Большого Взрыва при образовании нашей вселенной, когда вещество было горячим и плотным.
Исследование свойств и динамики КХД вещества при экстремальных условиях затрагивает многие фундаментальные проблемы физики, такие как: природа конфайнмента и восстановление киралыюй симметрии, космология ранней вселенной, астрофизика компактных объектов. Помимо этого в ходе осмысления получаемых экспериментальных данных стал развиваться новый математический подход для расчетов сильного взаимодействия в рамках непертубативной КХД с большой константой связи. Этот подход основан на использовании дуальности между теорией калибровочных полей и суперструнными моделями (AdS/CFT duality).
С середины 70-х годов 20-го столетия начинается интенсивное экспериментальное

и теоретическое исследования возможности образования вещества из слабо связанных кварков и глюонов в лабораторных условиях. Основным инструментом экспериментальных исследований стали ускоренные пучки тяжелях ядер и их столкновения с ядерными мишенями.
Важным этапом в физике ядер при релятивистских энергиях был запуск в 2000 году ускорителя на встречных пучках, Relativistic Heavy Ion Collider, RHIC, в Брукхевенской Национальной Лаборатории США. Он был разработан и построен преимущественно под программу столкновения ядер с массой вплоть до золота и энергией 200 ГэВ в системе центра масс двух нуклонов.
Одним из наиболее важных результатов с RHIC явилось обнаружение подавления струй адронов в веществе, образованном при столкновении ядер. Выло показано, что такое поглощение отсутствует в обычной ядерной материи и не является эффектом начального состояния. Этот и другие наблюдаемые эффекты (наличие большой азимутальной ассиметрии рожденных частиц, наблюдение скейлинга эллиптического потока по числу конституентных кварков, сильное подавление при больших поперечных импульсах частиц с тяжелыми кварками и другие явлениия) по-прежнему бурно обсуждаются в свете скорого запуска Большого Адронного Коллайдера в CERN.
Данная работа посвящена изучению одного из указанных явлений: обнаружению эффекта подавления заряженных адронов с большими поперечными импульсами.
1.2. Цель и методы исследования
Основными задачами дайной работы являются:
1. Разработка и создание экспериментальной установки для исследования свойств вещества, образованного при столкновении релятивистских ядер с энергией ЦЦЦ/ = 200 ГэВ в системе центра масс двух нуклонов на ускорительном комплексе R.HIC в БНЛ, США.
2. Исследование процессов рождения заряженных адронов с большими поперечными импульсами втлоть до 10 ГэВ/c в условиях образования ядерной среды с большой плотностью энергии и температуры для комбинаций сталкивающихся ядер Au + Au в зависимости от центральности. Определение свойств образующейся материи.
3. Проведение базисных (нормировочных )измерений выходов заряженных адронов для системы d+Au в условиях обычной ядерной плотности и для протон-протонных соударений при той же энергии пучка в идентичных условиях проведения эксперимента.

TRACK—DRIFT LINE PLOT Nominal Regime
£ 208.
208.5 •g 208.4 У 208.3 >^208.

207.6 207.5 207.4 207.3 207.2 207.

• С «р
ИИШвш #с
• ЙЯВЩй^Вв «s
# г’

ЛИМЁ #g
- P P P P

* X—axis [cm]
Рис. 13. Линии дрейфа электронов ионизации в районе анодной плоскости. Обозначения проволок: S-сигнальные или анодные, Р- потенциальные, В- Back или блокирующие, G- Gate или фокусирующие.
дрейфовому промежутку, то для одного и того же трека моменты прихода электронов на анодные проволоки находятся в линейной зависимости, а комбинация разности времен АТ = (Ті 4- Т?)/2 — Т3 должна равняться нулю в идеальном случае. Ширина
распределения АТ будет равна квадратичной сумме пространственной неточности для трех каналов. Исходя из этого можно оценить пространственную точность для каждой проволоки ДХ = AT-Vartft/уДз), где Vjrift есть скорость дрейфа электронов. Пространственное
X net

Track.
-7-Т,

А1-А12: Anode Wires
Рис. 14. Оценка пространственного разрешения дрейфовой камеры методом трех точек.
разрешение дрейфовых камер составляет примерно 150 микрометров, Рис. 15.