alebo mal ý tresk Karel Šafařík CERN 11 April 2013 Experiment ALICE at LHC KSafarik 1 Hmotnosť nukleónov 6 June 2011 2 S hmotnosti kvarkov 1 hmotnosti ID: 813312
Download The PPT/PDF document "Fyzika s ťažkými iónmi" is the property of its rightful owner. Permission is granted to download and print the materials on this web site for personal, non-commercial use only, and to display it on your personal computer provided you do not modify the materials and that you retain all copyright notices contained in the materials. By downloading content from our website, you accept the terms of this agreement.
Slide1
Fyzika s ťažkými iónmialebo malý tresk
Karel Šafařík, CERN
11 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik
1
Slide2Hmotnosť nukleónov6 June 20112
S
hmotnosti
kvarkov
~
~ 1 %
hmotnosti
p/n
!
väzbová energia
Od velkeho tresku k LHC - stvorenie Vesmiru v laboratoriu
Slide3CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík3Vákum v QED a QCD kvantová elektrodynamika: QEDkvantová chromdynamika: QCDEnergia páru nábojov spontánne narodených vo vákuu
– kvantová fluktuácia (h = 1, c = 1):
Ekin = p ~ 1/r (pr
≥ 1) E
pot = – q
2/(4πr) (q = e or q = gs)E =
E
kin
+
E
pot
= (1/r)(1 – q
2/4π)v QED toto je pravda
pre
lubovlonú
“
š
kálu
” (
u
ž
po
Planckovu
“
š
kálu
” ~ 10
-20
fm)
v QCD to je
v
š
ak
správne
len
pre
velmi
malé
vzdialenost
’,
niekol’ko
fm (10
-13
cm)
Slide46 June 2011Od velkeho tresku k LHC - stvorenie Vesmiru v laboratoriu4Prípad QEDv QEDq2 = e2 = 4παem αem sa mení zo vzdialenost’ou (polarizácia vákua)
kde pre velké vzdialenosti αem = 1/137
pri EW (elektro-slabej) škále (r = 210-3
fm) αem
= 1/128pri Planckovej “š
kále” (r = 10-20 fm) αem = 1/76To znamená, ze číselný faktor pred 1/r:
(1 – q
2
/4
π
)
sa mení zo vzdialonost’ou, ale
len málo, medzi 0.987 – 0.993 (i.e. 0.6%) ak meníme vzdialenost’ od Planckovej “škály” až po nekonečno…
Slide56 June 2011Od velkeho tresku k LHC - stvorenie Vesmiru v laboratoriu5Prípad QCDv QCDq2 = gs2 = 4παskde
αs sa zmenšuje vel’mi rýchlo zo vzdialonost’ou (asymptotická sloboda)
pri Planckovej škále α
s = 0.04pri elektro-slabej skále
αs
= 0.118pri LQCD ≈ 0.2GeV (r ≈ 1 fm) αs ≈ 1numerický faktor (1 – q
2
/4
π
) = 1 –
α
s
sa znižuje so vzdialenost’ou, pri Planckovej škále je 0.96ale pozor, pre r ≈ 1 fm uz je záporný !pri vačších vzdialenostíach je E = σ
r (
σ
≈ 1 GeV/fm)
a tento faktor je opät’ kladný
Slide6CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík6QED versus QCDQED
QCD
Energy of pair
Energy of pair
Distance
Distance
r = 1fm
Kinetická energia stále dominuje
nad potenciálnou (pole je slabé)
virtual páry
Energia skrytá v poli prevázi pri
nejakej vzdialenosti kinetickú
reálne páry – vakuový kondensát
Slide7CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík7Symetrie QCDQCD má dve približné symetrie:Z3–(centre)
symetriu (pre čisto kalibra
čnú toer,
v limite mq
) chirálnu
symetriu (obnovenú pre nulové hmotnosti, t.j. mq 0)
Pri
vel’kých
hustotách
a
teplotách sa nakoniecZ3–symetria naruší (prechod od confinementu k deconfinementu
)
chirálna
symetria
obnoví
(
chirálny
fázový
prechod
)
Otázky
:
existuje
jeden
spolo
č
ný
fázový
prechod
alebo
dva
nezávislé
?
akého
druhu
je
tento
(
tieto
)
fázový
(é)
prechod
(y)
prvého
druhu
(
má
latentné
teplo
) ?
druhého
druhu
(
len
zlom
) ?
alebo
je to
len
cross-over
prechod
?
Slide8CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík8Chirálna symetriaPre mq 0 helicita kavarkov sa
zachovávapreto
že gluóny
majú
helicity ±1 QCD
teória v tejto limite má SU(3)L
SU(3)
R
symetriu
QCD
svet
sa rozpadol na dva
svety
ktoré
navzájom
nekomunikujú
–
lavácky
svet
a
pravácky
ak
dáme
do QCD
vákua
nehmotný
lavoto
č
ivý
kvark
, on
mô
ž
e
anihilovat
’ s
lavoto
č
ivým
anti-
kvarkom
z
vákuového
kondenzátu – tým sa ale oslobodí pravotočivý kvarkpre vzdialeného pozorovatela naš testový kvark spontánne zmenil helicitu a preto musel nejako získat’ dynamickú hmotnost’ !QCD kvark—anti-kvarkový kondenzátate generuje dynamické kvarkové hmotnost a narušuje chirálnu symetriuak zvýšime teplotu kinetická energia nabitého páru (nad nejakou hodnotou) prevýši potenciálnu energiukvark—anti-kvark kondenzát zmizne z vákuachirálna symetria sa obnoví nad nejakou kritickou teplotouhodnota <0|qq|0> je “order parameter” fázového prechodu
Slide9CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík9Confinement (uveznenie)hmotné kvarky v čisto gluónovom vákuume pri nulovej teplotenie sú viditelné detektorom kvôli deštruktívnej inerferenciiexpectation hodnota pre stopu kvarkového propagátoru – 3–hodnotový path integrál s rôznými fázami exp (i 2πj/3), j=1,2,3 (generátory Z3)
zvyšujúc teploty T až po nejakú hodnotu toto zostane tak
až pokial gluónové pole bude mat’ dostatok času sledovat’ (koherentný rearangement) ná
š testový farebný náboj Dalšie zvý
šenie teploty (nad nejakú kritickú hodnotu) gluónové pole nebude mat’ dostatok
časuInterferencia troch ciest sa narušítest farebný náboj sa stane detekovatelný, bude deconfinovanýToto sa dá spočítat’ analytickým predlžením kvarkového propagátoru v komplexnom case (t = +i/T) – Polyakov loop – ktorý sa stane nenulovým pre T > Tc
Polyakov loop je “order parameter” fázového prechodu
Slide10CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík10Symetrie QCDObidve symetrie sú narušené dynamickyZ3 symmetria je narušená kinetickou energiou (pri vysokej T)order parameter (Polyakov loop) je nulový pod Tc a nenulový nadje to “order – disorder” fázový prechod, Z3 je naruš
ená nad Tcchirálna symetria je narušená potenciálnou energiou (pri nizkej T)
order parameter (kvark—anti-kvarkový kondenzát) je nenulový pod Tc a nulový nadje to “disorder – order” fázový prechod, chirálna symetria je obnovená nad T
cObidve sú však naruš
ené aj explicitne – hmotnost’oupre malost’ mq
je reálne že scénar ohl’adom chirálnej symetrie zostane dobrým priblíženímale čo so Z3 symetriou, prečo nie je úplne zničená malost’ou m
q
?
Slide11CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík11Obnovenie konfinementuKed sa snažíme znižit’ mq z nekonečna na ich vlastnú (malú) hodnotu to co sa stane závisí od teploty:pri nízkych teplotách mq sa efektívne prestane znižovat’ ked’ prídeme pod dynamickú hmotnost’ kvarku Mq ≈ 350 MeV preto
že chirálna symetria je narušenáZ3 symetria zostane pribli
žnou symetriou pri nízkych teplotách aj po takomto tvrdom pokuse o explictné narušenie
narušenie chirálnej symetrie efektívne zvyšuje hmotnosti kvarkov a preto riadi obnovenie Z
3 symetrie
toto je argument preto, aby obidva fázové prechody nastali v tom istom bode
Slide12CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík12Fázy QCD – hračkársky modeluvážme fázu v confinemente (hadrónový plyn, HG) z piónov deconfinovanú fázu (
kvark—gluónovú plazma, QGP) z gluónov a
dvoch typov (vôní) kvarkov
stavové rovnica pre ideálny
plyn
e = (g/30) π2T4 , p = /3 = (g/90) π
2
T
4
kde
g = nb + (7/8) nfpre HG n
b
= 3,
n
f
= 0
p
HG
= (1/30)
π
2
T
4
pre QGP:
n
b
= 16,
n
f
= 24 ale
teraz
máme
aj
vonkaj
š
í
tlak
od QCD
vákua
B
p
QGP
= (37/90)
π
2T4 – Bna hranici dvoch fáz – tlak musí byt’rovnakýTc = (90B/34π2)1/4 = 144 MeV pre B1/4 = 200 MeV (MIT bag model)
Slide13CERN, 27 April, 2007Fyzika tázkých iónov Karel Šafařík13Fázy QCD – poruchová teóriapri nenulovej baryónovej hustote – prvý rád p-QCDe = [16(1 – 15
αs/4
π) + (7/8)12nq(1 – 50
αs/21
π)] (1/30)
π2T4 + + Σq 16(1 – 15
α
s
/2
π
) (3/
π
2)μq2(π2T4
+
μ
q
2
( /2)
(pre
μ
q
= 0,
α
s
= 0,
a
n
q
= 2
dostaneme
ná
š
hra
č
kársky
model)
pou
ž
ijúc
α
s
= 0.4
tou
istou
cestou
dostaneme Tc = 164 MeVDnes analytické výpočty existujú aj pre vyššie rády
Slide14Slide15Slide16Slide17Slide18Slide19Slide20Slide21Slide22Slide23p+ + p-
K+ + K-
Identified particles at
intermediate
pT
11 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik● charged particles
●
●
●
●
●
●
different centralities for identified particles For pT below ~ 7 GeV/
c
:
R
AA
(
p
) <
R
AA
(
h
±
)
,
R
AA
(K) ≈
R
AA
(
h
±
)
For
p
T
below ~ 7
GeV
/
c
:
R
AA
(
p
) <
R
AA
(
h
±), RAA(K) ≈ RAA(h±), RAA(p) > RAA(h±)For pT below ~ 7 GeV/c: RAA(p) < RAA(h±)At higher pT: RAA are compatible23p + p40–60%20–40%60–80%10–20%5–10%0–5%Talks by M.IvanovA.OrtizVelasquez
Slide24Identified-particle v211 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik
24
Talks by
S.Voloshin
F.Noferini
v
2
for
p
, p, K
±
, K
0
s
,
L
,
f
(not shown for
X
,
W)
f
at low
p
T
(<3
GeV
/
c
) follows mass hierarchy
– at higher
p
T
joins mesons
o
verall qualitative agreement with hydro up to
p
T
1.5–3
GeV
/
c
(
p
–p); quantitative precision needs improvements – hadronic afterburner
n
q
(
m
T
)-scaling worse than at RHICnq(pT)-scaling at pT > 1.2 GeV/c violation 10–20%
Slide25v2 and v3 versus h11 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik25
v
2
and
v
3 measurements extended up to h = 5 observed plateau in pseudorapidity (|
h
| < 2)
v
ery good agreement between ALICE and CMS for
v
2
in |h| < 2.4consistent with longitudinal scaling in h
–
y
beam
with PHOBOS data
Talks by
S.Voloshin
A.Hansen
Slide260–5%5–10%10–20%
40–50%
30–40%
20–30%
v
2 , v3, v4 versus pT
11 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik
26
arXiv:1205.5761
[
hep
-ex]
Talk by
S.Voloshin
v
n
measurements up to 20
GeV
/
c
– where dominated by jet quenching
Non-flow effects suppressed by rapidity gap or using higher
cumulants
N
on-zero value of
v
2
at high
p
T
both for
Dh
> 2 and 4-particle
cumulant
v
3
and
v
4
diminish above 10
GeV
/
c
– indication of disappearance of fluctuations at high
p
T
W.Horowitz,M.Gyulassy
,
J.Phys
. G38 124114
Slide27D meson RAA11 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik27
Average D-meson
R
AA:–
pT < 8
GeV/c hint of slightly less suppression than for light hadrons– pT > 8 GeV/c both (all) very similarno indication of colour charge dependence
Talks by
Z.Conesa
del Valle
A.Grelli
Slide28D meson v211 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik28
Talks by
Z.Conesa
del Valle
D.Caffarri
Non-zero D meson
v
2
observed
Comparable to that of light hadrons
Expressed as event-plane dependent
R
AASimultaneous description of RAA and v2c-quark transport coefficient in medium
Slide29J/y RAA centrality dependence 11 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik
0<
p
T
<2
GeV/c5<p
T
<8
GeV
/c
29
J/
y
suppression measurements both in central and forward regions
– from
N
part
> 100 suppression independent of centrality
–
in central
collisions, less suppression than at RHIC
– at low
p
T
(< 2
GeV
/
c
) less suppression than at high
p
T
, especially
in more central collisions
Indication of J/
y
regeneration at low
p
T
?
Talks by
E.Scomparin
R.Arnaldi
I.Ch.Arsene
Slide30J/y RAA vs. centrality and pT 11 April 2013 Experiment ALICE at LHC K.Safarik30
regeneration
total
primordial
regeneration
total
primordial
total
total
regeneration
0–20%
40–90%
Comparison to regeneration model:
X.Zhao
,
R.Rapp
NPA 859
114
Different suppression pattern at low/high-
p
T
At low
p
T
~50% J/
y
from recombination
Fair agreement for different centralities
Statistical hadronization model also
d
escribes the data:
P.Braun-Munzinger
et al.
Talks by
E.Scomparin
,
R.Arnaldi
Slide31Slide32Slide33Slide34Slide35Slide36Slide37Slide38