CC BY
14
4
Ядерная физика.
Неопределенности, связанные с определением выхода А5-мезонов, энергетической калибровкой калориметра и эффективностью триггера, в основном определяют систематическую ошибку измерений. Суммарная систематическая ошибка плавно увеличивается от 11 до 32% при возрастании поперечного импульса А5-мезонов от2 до 13,5 ГэВ/с.
Для количественного изучения коллективных ядерных эффектов используется фактор ядерной модификации равный отношению выхода исследуемой частицы в (А + ^-столкновениях (dNAA)< деленному на среднее число Л^столкн парных неупругих нуклон-нуклонных столкновений и на выход ёИрр этой же частицы в (р + /^-столкновениях. ЯАА вычисляется по формуле:
^ал(РТ)
каа{РТ) =
N ИМ (п ^
столки" рр\гТ >
Ч и го О
№ О
н
О
¡4 +++
+ АР -
-
0,35
0,45
0,55
0,65 Мм™, ГэВ/с2
Выход А5-мезонов в столкновениях ядер дейтерия и золота был измерен в данной работе, а их выход в протонных столкновениях был измерен ранее в работе [11]. Значения ^толки были вычислены в рамках модели Глаубера [12].
Результаты измерений
Результаты измерения инвариантных спектров рождения А5-мезонов по поперечному импульсу в столкновениях ядер дейтерия и золота
Рис. 2. Спектр инвариантной массы пары я°-мезонов. Спектр восстановлен в области поперечных импульсов 6 < рт < 7 ГэВ/с
вениях ядер дейтерия и золота при энергии л/^уу = 200 ГэВ. В центральных столкновениях в области промежуточных поперечных импульсов наблюдается избыточный выход А5-мезонов, а в области больших поперечных импульсов их выход подавлен. В то же время в периферийных столкновениях фактор ядерной модификации
при энергии = 200 ГэВ показаны на рис. 3.
Пунктирные линии — результат аппроксимации инвариантного спектра рождения по поперечному импульсу А5-мезонов в протон-протонных взаимодействиях, умноженный на соответствующее число парных нуклон-нуклонных столкновений. Диапазон измерений в области малых поперечных импульсов ограничен быстро уменьшающимся аксептансом экспериментальной установки, а в области больших поперечных импульсов — доступной статистикой. Представленные результаты являются самыми точными в мире измерениями рождения А5-мезонов в ядро-ядерных столкновениях в области больших поперечных импульсов.
Вертикальные «усы» и прямоугольники вокруг символов соответствуют статистическим и систематическим ошибкам измерений
На рис. 4 представлен результат измерения факторов ядерной модификации для А5-мезона в центральных (а) и периферийных (б) столкно-
1Е-02
И 1Е-04
X 1Е-06
Нз 1Е-(
1Е-10
1Е-12
.2 V
\3 \
*
"йа
"'Ей
"*йа
. »10' «с...
"10" ........
... >10"'
... >10";
ю
12 14 рт, ГэВ/с
Рис. 3. Инвариантные спектры рождения А^-мезонов по поперечному импульсу в столкновениях ядер дейтерия
и золота при энергии = 200 ГэВ;
Классы событий по центральности, %: 0-88 (/), 0-20 (2), 20-40 (5), 40-60 (4), 60-88 (5); пунктиры — аппроксимации спектров (р + р)х<^СТОЛИ1>; быстрота |>-| < 0,35.
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки 3' 2011
рт, ГэВ/с
Рис. 4. Зависимости факторов ядерной модификации для КБ~, ф-, л°-мезонов и протонов от поперечного импульса в центральных (а) и периферийных (б) столкновениях ядер дейтерия и золота при энергии ш = 200 ГэВ.
Вертикальные «усы» и прямоугольники вокруг символов соответствуют статистическим и систематическим ошибкам измерений; вертикальный прямоугольник вблизи оси ординат — величине неопределенности Л^Т1МК11
согласуется с единицей во всей области измерений, и таких эффектов не наблюдается. Также на рис. 4 показаны факторы ядерной модификации для ф-мезонов [13], я°-мезонов [14] и протонов [ 15]. В области промежуточных поперечных импульсов в центральных столкновениях наблюдается избыточный выход адронов. Для барионов эффект более выражен, чем для мезонов. В то же время степень избыточности выходов мезонов одинакова, что свидетельствует о зависимости степени избыточности выхо-
дов адронов от типа рождающихся частиц, а не от их массы. В периферийных столкновениях факторы ядерной модификации близки к единице для всех адронов.
Наблюдаемый аномальный избыточный выход барионов сложно описать в рамках теоретических моделей, основанных на предположении о многократном мягком перерассеянии партонов в начальном состоянии [4]. Такие модели предполагают, что адронизация жестко рассеянных партонов является единственным процессом, происходящим в конечном состоянии. Более успешными оказались модели, предполагающие, что происходит рекомбинация тепловых и ливневых партонов в конечном состоянии [16].
Таким образом, в статье представлены результаты измерения инвариантных спектров рождения по поперечному импульсу и факторов ядерной модификации для короткоживущего нейтрального каона в столкновениях ядер дейтерия и золота при энергии = 200 ГэВ. Измерения выполнены для различных классов событий по центральности в диапазоне поперечных импульсов от 2 до 13,5 ГэВ/с в области быстрот от —0,35 до 0,35. В центральных столкновениях ядер дейтерия и золота в области промежуточных поперечных импульсов наблюдается избыточный выход А^-мезонов, а в области больших поперечных импульсов выход А^-мезонов подавлен. В то же время в периферийных столкновениях фактор ядерной модификации согласуется с единицей во всей области измерений. Анализ полученных результатов показал, что для объяснения избыточности выходов адронов, помимо мягкого многократного перерассеяния партонов в начальном состоянии, требуется введение дополнительных механизмов рождения адронов, например рекомбинации партонов в конечном состоянии.
Работа поддержана в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009— 2013 г.г., 11 очередь (от 24.12.2009), лот №5, шифр 2010-1.1125-015.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Adcox, К. Formation of dense partonic matter in relativistic nucleiis-niicleiis collisions at RH1C: Expérimental évaluation by the PHENIX Collaboration |Text| / K. Adcox, Y. Berdnikov, V. Riabov [et al. J //
Nuclear Physics А,- 2005,- Vol. 757. - lss. 1-2,-P 184-283.
2. Иванищев, Д.А. Изучение ультрарелятивистских ядро-ядерных столкновений в эксперимен-
4
Ядерная физика^
те ФЕНИКС |Текст| / Д.А. Иванищев, В.Г. Рябов, Ю.Г. Рябов //Ядерная физика,- 2009,- № 11(72).-С. 2005-2012.
3. Guzey, V. Observations on clA scattering at forward rapidities [Text] / V. Guzey, M. Strikman, W. Vogelsang // Phys. Lett. В.- 2004,-Vol. 603. -P. 173-183.
4. Cronin, J.W. Production of hadrons at large transverse momentum at 200, 300, and 400 GeV [Text] / J.W. Cronin, H.J. Frisch, M.J. Shochet |et al.| // Phys. Rev. D.- 1975,- Vol. 11,- P. 3105-3123.
5. Baier, R. Energy loss in perturbative QCD [Text| / R. Baier, D. Schiff, B. Zakharov // Ann. Rev. Nucl. Part. Sci.- 2000,- Vol. 50,- P. 37-69.
6. Adcox, K. PHEN1X detector overview [Text] / K. Adcox, Y. Berdnikov, V. Riabov |et al.| // Nucl. lnstrum. Meth. A.- 2003,- Vol. 499,- P. 469-479.
7. Aphecetche, L. The PHEN1X calorimeter [Text] / L. Aphecetche, T.C. Awes, J. Banning |et al.j // Nucl. lnstrum. Meth. A.- 2003,- Vol. 499,- P. 521-536.
8. Бердников, А.Я. Подавление выхода корот-коживущих нейтральных каонов в центральных столкновениях ядер золота при энергии 200 ГэВ [Текст] / А.Я. Бердников, Д.А. Иванищев, В.М. Самсонов [и др.J // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки,- 2011,- № 2(122).- С. 111-116.
9. Бердников, Я.А. Рождение короткоживущих нейтральных каонов в столкновениях ядер меди при энергии 200 ГэВ [Текст] / Я.А. Бердников, Д.А. Иванищев, В.М. Самсонов [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки,- 2011,- № 2(122).- С. 116-121.
10. Brun, R. GEANT: Simulation program for particle physics experiments [Text] / R. Brun, R. Hagelberg, M. Hansroul |et al.| // Preprint CERN — 1978,- V.CERN-DD-78-2-REV.— P. 1-76.
11. Бердников, Я.А. Дифференциальные сечения рождения п, К, л, ю, л', ф-мезонов вр + р взаимодействиях при энергии Js = 200 ГэВ [Текст] / Я.А. Бердников, Д.А. Иванищев, Д.О. Котов [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки,— 2008,— N° 6(67).— С. 65-70.
12. Glauber, R.J. High-energy scattering of protons by nuclei |Text| / R.J. Glauber, G. Matthiae // Nucl.
Phys. В.- 1970,- Vol. 21,- P. 135-157.
ф
кновениях ядер дейтерия и золота при энергии 200 ГэВ [Текст] / Я.А. Бердников, Д.А. Иванищев, Д.О. Котов [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки,— 2010,- № 2(98).- С. 135-140.
14. Adler, S.S. Centrality dependence of п0 and л production at large transverse momentum in = = 200 GeV d + Au collisions |Text| / S.S. Adler, Y. Berdnikov, V. Riabov |et al.| // Phys. Rev. Lett.— 2007,—Vol. 98.-P. 172302-172309.
15. Adler, S.S. Nuclear effects on hadron production in d + Au collisions at ^¡SNN = 200 GeV revealed by comparison with p + p data [Text] / S.S. Adler, Y. Berdnikov, V. Riabov |et al.| // Phys. Rev. C.-2006.-Vol. 74.-P 024904-024917.
16. Hwa, R.C. Final state interaction as the origin of the Cronin effect |Text| / R.C. Hwa, C.B. Yang // Phys. Rev. Lett.-2004.-Vol. 93.-P 082302-082306.
УДК 539.1 25.1 7; 539.1 26.1 7
Я.А. Бердников, Д.А. Иванищев, Д.О. Котов, В.Г. Рябов, Ю.Г. Рябов, В.М. Самсонов
ИЗМЕРЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПИОНОВ, КАОНОВ И ПРОТОНОВ, РОЖДЕННЫХ В СТОЛКНОВЕНИЯХ ТЯЖЕЛЫХ ЯДЕР
ПРИ ЭНЕРГИИ 62,4 ГЭВ
Процессы рождения частиц в элементарных протон-протонных (р + /?)-взаимодействиях на протяжении нескольких десятилетий привлекают внимание исследователей ввиду фундаментальности получаемых результатов. Данные процессы могут быть условно разделены на две группы по признаку величины поперечных им-
пульсов. Первая группа — мягких процессов — доминирует в области малых поперечных импульсов (р,<2 ГэВ/с). В области больших поперечных импульсов (р, > 2 ГэВ/с, вторая группа) механизмы рождения частиц определяются точечными жесткими процессами, например взаимодействиями токовых кварков размером по-
