WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Таблица 3. Значения параметров наклона спектров частиц по поперечной массе, плотности частиц на единицу быстроты /, средние значения поперечного импульса < > и поперечной массы < > - в Pb+Pb столкновениях при энергии 158 ГэВ.

Частица -, MэВ / < >, MэВ < >-, MэВ 1 + 2.7 - 3.2 206 ± 1 130 ± 2 440 ± 2 329 ± 2.7 - 3.2 193 ± 1 139 ± 2 407 ± 3 305 ±+ 2.7 - 3.2 233 ± 3 28 ± 1 610 ± 8 307 ± 2.7 - 3.2 229 ± 2 16 ± 3 580 ± 5 301 ± 2.4 - 2.9 308 ± 9 30 ± 1 884 ± 15 413 ± 2.4 - 2.9 291 ± 15 1.7 ± 0.2 873 ± 27 384 ± 2 -t t 1/m d N/dm dy (GeV/c ) Приведенная оценка точности может рассматриваться в качестве одной из составляющих общей систематической ошибки в измерениях. Полная систематическая ошибка оценивается на уровне (6-8)%. Помимо указанной выше, она включает в себя также:

• ошибки в определении коэффициентов коррекции на критерии качества трека (2%) • ошибки в определении параметров / и распределений и коэффициентов коррекции при идентификации частиц (1.5%) • ошибка при определения геометрического аксептанса (1-3%) • ошибка в определении вклада частиц от распадов (1-2.5%) • ошибки в определении параметров спектров частиц при фитировании и абсолютной нормировки (2%).

Pb+Pb - Pb+Pb Si+Si - p+Pb C+C - p+p p+p 100 – – K p, + K+ p 0 0.5 1 0 0.5 M (GeV/c2) M (GeV/c2) Рис 8. Зависимость параметра наклона от массы покоя частиц (слева) в реакциях p+p, p+Pb и центральных столкновениях ядер Pb+Pb, а также (справа) в реакции p+p и центральных столкновениях ядер C+C, Si+Si и Pb+Pb при энергии 158 ГэВ.

Полученные результаты в форме зависимости параметров наклона + + от массы частиц, и в реакциях p+p, p+Pb и в центральных столкновениях Pb+Pb при энергии 158 ГэВ на нуклон [2, 4] представлены на рис. 8. В p+p и p+Pb взаимодействиях значения параметров наклона остаются практически постоянными, в то время как в центральных столкновениях Pb+Pb увеличение этого параметра с ростом массы частиц очевидно.

Следует отметить также, что сама величина наклона для p+Pb несколько выше, чем в p+p взаимодействиях. Это, возможно, связано с так называемым эффектом Кронина, который заключается в повышенном выходе частиц с большими поперечными импульсами в p+A столкновениях по сравнению с p+p взаимодействиями.

T (MeV) T (MeV) В эксперименте NA49 были проведены также измерения и выполнен анализ данных по взаимодействиям легких ядер C+C и Si+Si, в пучках, полученных в качестве фрагментов первичных ядер Pb, выведенных из ускорителя SPS.

Систематика параметров наклона с включением данных в центральных столкновениях C+C и Si+Si представлена на рис. 8 [2, 4]. Видно, что рост параметра наклона с увеличением массы частиц, отсутствующий в реакции p+p, становится заметным уже в C+C столкновениях и это может быть указанием на то, что формирование коллективных эффектов начинается уже в центральных столкновениях легких ядер и продолжает существенно возрастать с увеличением размеров сталкивающихся систем. Это наглядно показано на рис. 9, в котором представлена компиляция данных NA49 по систематике параметров наклона поперечных спектров в широкой области исследуемых частиц, начиная от пионов до дейтронов, включая странные частицы, образованные в центральных столкновениях Pb+Pb при энергии пучка 158 ГэВ на нуклон [5].

Pb+Pb K p d 0 0.5 1 1.5 M (GeV/c2) Рис 9. Зависимость параметра наклона от массы частиц () и античастиц () в центральных столкновениях ядер Pb+Pb при энергии 158 ГэВ.

Результаты показали, что параметр наклона распределений по поперечной массе постоянно растет с ростом массы рассматриваемых частиц и увеличением числа взаимодействующих нуклонов в сталкивающихся ядрах.

Такое поведение объяснялось релятивистской суперпозицией локального термального распределения рожденных частиц с полем скоростей, созданным радиальным коллективным потоком при взаимодействии тяжелых ионов.

Отклонение от такого поведения, линейного роста параметра наклона с увеличением массы, которое наблюдается для странных барионов, и в большой степени для мультистранных частиц и, обсуждается в литературе и объясняется существенно меньшим сечением их взаимодействия с нуклонами T (MeV) внутри ядра.

Важно отметить, что спектры по поперечному импульсу частиц отражают состояние системы, образованной в результате взаимодействия ядер на поздней стадии развития, стадии кинетического freeze-out’а, когда система еще связана термально и подвержена лишь упругому взаимодействию между конституентами.

Измеряемый параметр наклона, заключает в себе две составляющие:

актуальную температуру на стадии freeze-out’а и компоненту поперечного потока. В таком представлении параметр наклона может быть выражен как:

= + < >2, (5) где < > - средняя скорость поперечного потока, - масса частицы.

Однако, использование такого представления, в частности, предположение о фиксированной скорости потока является сильным упрощением. В настоящее время при расчетах по гидродинамической модели, многие исследования осуществляются с использованием так называемой ”blast wave” параметризации (ударная волна, взрывная волна).

В рамках гидродинамической картины, -спектры частиц чувствительны к поперечным потокам, а сами характеристики потоков определяются в результате фитирования спектров выражением:

1, (6) 0 где = -1 - поперечная быстрота, а = ( / ) зависит от выбранной формы (профиля) потока и скорости потока на поверхности файрбола, а и - модицифированные функции Бесселя.

0 Распределения по поперечной массе, полученные в эксперименте NA- - + по взаимодействию ядер Pb+Pb для,,,,,,, и, а также для и при энергии налетающего ядра 158 ГэВ [1,3], совместно фитировались по - - + формуле (6). Результаты для,,,, и получены с использованием данных по времени пролета в TOF, а для,, и по измерениям в TPC, идентифицируя их по топологии распада и эффективной массе.

Полученные в результате анализа усредненные значения параметров составили = 120 - 130 МэВ и = 0.45 - 0.50 [1], что находится в разумном согласии с данными, полученными из совместного анализа корреляций тождественных пионов и спектров частиц. Аналогичные параметры были получены при энергии ускорителя RHIC и составили = 110 МэВ, несколько меньшее значение, чем на SPS, но большее значение для скорости поперечных потоков = 0.55 - 0.60, что может объясняться большим давлением в системе.

В четвертой главе представлены результаты анализа данных по рождению протонов и антипротонов в широкой области центральности в столкновениях ядер Pb+Pb при максимальной энергии налетающих ядер ускорителя SPS равной 158 ГэВ [5, 7]. В обработке данных были использованы 320 тысяч событий с отбором центральных столкновений и 735 тысяч событий без ограничения по центральности (так называемые ”minimum bias” события).

Для центральных столкновений главным триггерным детектором был калориметр, расположенный под нулевым углом к пучку, в котором измеряется энергия непровзаимодействовавших фрагментов пучка и спектральных нуклонов.

При наборе ”minimum bias” событий Pb+Pb использовался черенковский счетчик, в котором газ заполнял область непосредственно за мишенью.

Счетчик вырабатывал сигнал, с помощью которого осуществлялся запрет на запуск установки в большинстве случаев отсутствия взаимодействия ядер пучка с мишенью.

В процессе обработки сортировка событий по центральности осуществлялась разбиением их на 6 интервалов по распределению энергии в -калориметре. Для каждого интервала определялось среднее значение количества нуклонов, участвующих во взаимодействии < >, вычисляя экспериментально полное число барионов, уносимых заряженными частицами вне фазового пространства, занимаемого спектаторными частицами. Для этого использовались спектры заряженных частиц, измеренные в эксперименте NA49 в широком интервале телесного угла, близкого к 2, дополняя расчеты лишь небольшой экстраполяцией данных в область быстроты частиц в пучке. Моделирование с использованием генераторов событий VENUS и RQMD позволяло установить соотношение между < > и диапазоном прицельного параметра столкновения в каждом из 6 интервалов событий по центральности.

Во втором подходе оценивалось количество спектаторных частиц в событии, используя непосредственно энергию, выделенную спектаторными фрагментами пучка в -калориметре. Этот метод основывается на использовании генератора событий и моделировании отклика калориметра по программе GEANT. Оценки величины < > с использованием измеренных спектров частиц и энергии в хорошо согласуются и в дальнейшем при анализе используется их среднее значение, а величина разброса между ними служит в качестве оценки систематической неопределенности величины < >. Оценка величины прицельного параметра также основана на измерении энергии, которая связана с соотношением, полученным из моделирования. В дополнение, так называемое число раненых нуклонов < > было получено по модели Глаубера для ядро-ядерных столкновений.

Значение параметров для шести интервалов по центральности столкновений, используемых в анализе данных, приведены в таблице 4.

Таблица 4. Разбиение событий Pb+Pb столкновений на интервалы от центрального (№1) до периферийного (№6) при анализе данных. Приводятся отношения энерговыделения в калориметре к энергии пучка / и соответствующая величина сечения(доля от ), среднее число нуклонов, участвующих в реакции < > и ”раненых” нуклонов < >, а также предельные значения прицельного параметра.

№ / Доля от (%) < > < > Интервал (fm) 1 0-0.25 0-5 366 357 ± 22 2.3 ± 0.2 0.25-0.40 5-12 309 288 ± 28 4.5 ± 0.3 0.40-0.58 12-23 242 211 ± 30 6.4 ± 0.4 0.58-0.71 23-33 178 146 ± 25 8.1 ± 0.5 0.71-0.80 33-43 132 99 ± 22 9.5 ± 0.6 0.80-1.00 43-100 85 42 ± 16 11.8 ± 1.Вкратце, основные элементы обработки данных для получения инклюзивных спектров протонов и антипротонов сводятся к следующему.

В анализе участвуют только треки с одиночным попаданием в сцинтилляционные пластики TOF детектора, т.е. исключаются двойные попадания треков и случаи конверсии гамма квантов в пластике сцинтиллятора, сопровождающие заряженную частицу. Соответствующая неэффективность определяется из экспериментальных данных и учитывается при расчете выхода частиц.

Затем треки проходят процедуру идентификации, используя отбор по величине / и (так называемая процедура ”обрезания” по / и ), чтобы отобрать антипротоны и протоны и исключить пионы и большую часть каонов. Эти ”обрезания” выбираются с тем, чтобы оптимизировать долю выделенных частиц и минимизировать присутствие фона от других заряженных частиц. Величины коррекций, учитывающих долю исключенных из анализа антипротонов и протонов, и примесь фона оценивалась из параметризованного представления экспериментальных распределений / и.

Среди идентифицированных протонов присутствует примесь протонов от слабых распадов странных барионов (так называемые feeddown протоны), которые при реконструкции ошибочно восстанавливаются как треки, идущие от первичного взаимодействия ядер, и должны быть вычтены из протонных спектров. Коррекция указанного фона определялась моделированием по GEANT-у распадов и гиперонов в условиях экспериментальной установки и последующей реконструкции распадных протонов по всей цепочке программ реконструкции реальных событий. При генерации гиперонов брались их распределения в фазовом пространстве, полученные в экспериментах WA97/NA57 и NA49 на ускорителе SPS по рождению частиц, включая от распадов 0-гиперонов. Небольшой вклад фона протонов от распадов + вычислялся моделированием по программе RQMD.

Полный вклад распадных протонов оказался равным 20-25% и почти независящим от центральности столкновений, а спектр таких протонов по поперечной массе хорошо описывается экспоненциальной функцией с параметром наклона, медленно изменяющемся от 240 МэВ до 210 МэВ, соответственно, для наиболее центральных и периферических взаимодействий Pb+Pb при 158 ГэВ. Оценка примеси антипротонов от слабых распадов антигиперонов была выполнена с использованием данных по рождению, полученных на том же экспериментальном материале в эксперименте NA49 и составила величину около 35%.

Так как оценка большей части фона осуществлялась на основе экспериментальных результатов, систематическая неопределенность, вносимая коррекцией протонных спектров, учитывающей вклад от слабых распадов странных барионов, оценивается небольшой величиной, равной 5-10%, которая слабо зависит от степени центральности столкновений.

Коррекция данных, учитывающая геометрическую эффективность регистрации частиц в детекторе (поправка на аксептанс), осуществлялась с использованием программы GEANT моделирования частиц в установке.

Эффективность реконструкции треков оценивалась с помощью так называемого метода ”embedding tracks”- вложения моделированных треков в реальное событие, обработки таких событий и определения доли восстановленных треков из числа моделированных. Для треков, летящих в пределах аксептанса TOF детектора, эффективность реконструкции оказалась близкой к 100%.

После применения всех коррекций были получены спектры по поперечной массе ( = +, -масса частицы) для антипротонов и протонов (рис. 10). Экспериментальные точки распределения фитировались выражением, представляющим сумму двух экспоненциальных функций:

‘ = -( - )/ + -( - )/, (7) 1 одна из которых содержит параметр наклона распределения для участка - > 0.2 ГэВ/, где спектр хорошо описывается одиночной экспонентой, а другая функция учитывает дефицитную часть в спектре при малых, где наблюдается отклонение от экспоненты, вклад которой составляет около 10% в центральном столкновении и уменьшается, практически, до нуля в периферических столкновениях Pb+Pb.

Как показал анализ результатов, формула (7) хорошо воспроизводит данные, что особенно важно для центральных взаимодействий, где отклонение в экспериментальных распределениях от обычного термального распределения Antiproton Proton centrality centrality 0-5% 0-5% -5-12% 5-12% 12-23% 12-23% --23-33% 10 23-33% 33-43% 33-43% --43-100% 43-100% 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.mt-m (GeV/c2) mt-m (GeV/c2) Рис 10. Распределение по поперечной массе антипротонов и протонов в интервале быстрот 2.4 < < 2.8 ( =2.9) для шести групп событий по центральности в столкновениях Pb+Pb..

при энергии 158 ГэВ. Сплошными линиями обозначены результаты фитирования данных по формуле ( 7). Для наглядности каждый последующий спектр занижен в 2 раз.

Больцмановского типа выражено в большой степени.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»