Поиск сигналов кварк-глюонной плазмы
Рис 1. Пример визуализации события при столкновении пучков ионов свинца на эксперименте ATLAS
Изучение Кварк-Глюонной плазмы
Одно из направлений группы МИФИ в ATLAS эксперименте является поиск сигналов нового состояния вещества, называемого кварк-глюонной Плазмой (КГП). При больших плотностях энергии, мельчайшие элементарные составляющие материю частицы - кварки и глюоны (жёстко связанные между собой законами Квантовой Хромодинамики) - обретают асимптотическую свободу. Этот фазовый переход материя способна осуществить при температуре 2.500 гигакельвин, что в 100000 раз горячее, чем в ядре Солнца.
При столкновениях ядер свинца на Большом Андонном Колладере плотность энергии возникающей при этом ядерной материи в 30 раз превышает то, что было достигнуто ранее, что вполне может быть достаточно для рождения кварк-глюонной плазмы, то есть состояния в котором кварки и глюоны находятся в состоянии деконфайнмента. Исследование такого состояния вещества позволяет провести тщательнейшую проверку законов Квантовой Хромодинамики (КХД).
Группа МИФИ в настоящее время проводит исследования по следующим направлениям:
- Изучение множественности рождения заряженных частиц в p+Pb столкновениях;
- Изучение рТ спектров заряженных частиц в p+Pb столкновениях;
- Масштабирование рождения Z бозонов в Pb-Pb столкновениях;
Исследования выполняются при тесном сотрудничестве с Columbia University (US), Brookhaven National Laboratory (US), CERN (EU), Weizmann Institute of Science (Israel).
Наиболее важные результаты исследований показаны на рисунках ниже.
Результаты восстановления Z бозонов для ee и μμ мод распада (левый рисунок) подтверждают отсутствие подавления их рождения сверхгорячей ядерной средой.
Исследования множественности заряженных частиц (центральный рисунок) позволяют существенно уменьшить неопределённости в теоретических моделях описывающих протон-йонные столкновения.
Исследование распределения заряженных частиц по поперечному импульсу (правый рисунок) позволяет исследовать глюонные распределения, а так же нелинейные эффекты насыщения, которые могут наблюдаться в волновых функциях нуклона (Pb) и протона.
Рис 2. Распределения инвариантной массы of Z -> ee (слева) и Z -> μμ (справа) в данных и MС.
Рис 3. Распределения по псевдобыстроте измеренной плотности заряженных частиц dNch/dη для нескольких интервалов центральности p+Pb столкновений при энергии в системе центра масс √(SNN) =5.02 ТэВ
Рис 4. Инвариантные дифференциальные спектры заряженных частиц в р+Pb столкновениях при энергии в системе центра масс √(SNN) =5.02 ТэВ
Статьи и доклады на конференциях:
- ATLAS Collaboration; «Measurement of Z Boson Production in Pb-Pb Collisions at √(SNN)=2.76 TeV with the ATLAS Detector»; Phys. Rev. Lett 110, 022301 (2013)
- ATLAS Collaboration; «Measurement of the centrality dependence of the charged particle pseudorapidity distribution in proton-lead collisions at √(SNN) = 5.02 TeV with the ATLAS detector»; ATLAS-CONF-2013-096
- ATLAS Collaboration; «Transverse momentum, rapidity, and centrality dependence of Charged Particle Production in p+Pb √(SNN)=5.02 TeV collisions measured by ATLAS experiment at the LHC»; ATLAS-CONF-2013-107
- Shulga, E; «Centrality dependence of charged particle production in proton-lead collisions measured by ATLAS»; Int. Conference on the Initial Stages of High-Energy Nuclear Collisions. 8-14 September 2013
Контакты:
Шульга Евгений Александрович
evgeny.shulga@cern.ch