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Jet Energieverlust und Mach Jet Energieverlust und Mach Kegel in Kegel in
SchwerionenkollisionenSchwerionenkollisionenBarbara BetzBarbara Betz
Institut für Theoretische PhysikInstitut für Theoretische PhysikJohann Wolfgang Goethe-UniversitätJohann Wolfgang Goethe-Universität
Frankfurt am MainFrankfurt am Main
Arbeitstreffen Arbeitstreffen KernphysikKernphysik
Schleching 2007Schleching 2007
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ÜberblickÜberblick
I.I. Jet PropagationJet Propagation
II.II. Jet QuenchingJet Quenching
III.III. Zwei- und Dreiteilchen KorrelationenZwei- und Dreiteilchen Korrelationen
IV.IV. Hydrodynamischen Beschreibung des Jet Hydrodynamischen Beschreibung des Jet EnergieverlustesEnergieverlustes
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Jet PropagationJet Propagation
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Jet PropagationJet Propagation
F. Wang, QM06
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Jet QuenchingJet Quenching
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Jet QuenchingJet Quenching Unterdrückung des Unterdrückung des
away-side jetsaway-side jets
in Au+Au Kollisionenin Au+Au Kollisionen
4 < p4 < pTT < 6 GeV/c < 6 GeV/c
ppTTassocassoc > 2 GeV/c > 2 GeV/c
verglichen mit p+p verglichen mit p+p KollisionenKollisionen
Jet QuenchingJet Quenching
J. Adams [STAR Collaboration], Phys. Rev. Lett. 91 072304 (2003)
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Jet QuenchingJet Quenching
Vergleich zweier Jets:Vergleich zweier Jets:
Propagation Propagation innerhalb der innerhalb der Stoßebene Stoßebene
Propagation aus der Propagation aus der Stoßebene herausStoßebene heraus
unterschiedliche unterschiedliche Unterdrückung des Unterdrückung des away-side jetsaway-side jets
STAR Collaboration, preliminary
×.
In-plane
Out-of-plane
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EnergieverteilungEnergieverteilung
Jet Korrelationen Jet Korrelationen in p+p in p+p Kollisionen:Kollisionen:
Back-to-back Back-to-back peaks treten auf.peaks treten auf.
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EnergieverteilungEnergieverteilung
Jet Korrelationen in Jet Korrelationen in zentralen Au+Au zentralen Au+Au Kollisionen:Kollisionen:
Away-side jet Away-side jet verschwindet für verschwindet für Teilchen mit pTeilchen mit ptt > 2 > 2 GeV/c GeV/c
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EnergieverteilungEnergieverteilung
Jet Korrelationen in Jet Korrelationen in zentralen Au+Au zentralen Au+Au Kollisionen:Kollisionen:
Away-side jet tritt Away-side jet tritt für Teilchen mit pfür Teilchen mit pTT > 0.15 GeV/c > 0.15 GeV/c wieder auf.wieder auf.
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Zwei- und Dreiteilchen Zwei- und Dreiteilchen KorrelationenKorrelationen
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Zweiteilchen KorrelationenZweiteilchen Korrelationen
Neuverteilung von Energie ist sichtbar inNeuverteilung von Energie ist sichtbar in
F. Wang [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 129 (2006)
Zweiteilchen Zweiteilchen KorrelationenKorrelationen
4 < p4 < pTT < 6 GeV/c < 6 GeV/c
0.15 < p0.15 < pTTassocassoc < 4 < 4
GeV/cGeV/c
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Dreiteilchen KorrelationenDreiteilchen Korrelationen
F. Wang [STAR Collaboration],preliminary
F. Wang [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 129 (2006)
11 = = ±±
==±±
=={{ 00±±22
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Mach Kegel Mach Kegel SchallgeschwindigkeitSchallgeschwindigkeit
F. Wang, QM06
Emissionswinkel des Mach Kegels:Emissionswinkel des Mach Kegels:
cos θ =cs
vjet
~ 60 – 90°
masseloses QGP: cmasseloses QGP: css ~ 0.57 ~ 0.57 θ = 1.0 radθ = 1.0 rad
hadronische Materie: chadronische Materie: css ~ 0.3 ~ 0.3
Phasenübergang 1. Ord.: cPhasenübergang 1. Ord.: css ~ 0 ~ 0
θ = 1.3 radθ = 1.3 rad
θ = 1.5 radθ = 1.5 rad
vjet hängt von der Masse des leading quarks ab!
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Hydrodynamische Hydrodynamische BeschreibungBeschreibung
Barbara Betz, Kerstin Paech, Dirk Rischke, Horst StöckerBarbara Betz, Kerstin Paech, Dirk Rischke, Horst Stöcker
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MotivationMotivation
F. Wang [STAR Collaboration],preliminary
Maxima: Maxima: Wechselwirkungen Wechselwirkungen des Jets mit dem Mediumdes Jets mit dem Medium
Wechselwirkungen sindWechselwirkungen sind theoretisch nicht theoretisch nicht ausreichendausreichend verstandenverstanden
(3+1)d ideale (3+1)d ideale hydro- hydro- dynamische dynamische NäherungNäherung
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(3+1)d Hydrodynamik(3+1)d Hydrodynamik
Annahme: Near-side jet wird nicht Annahme: Near-side jet wird nicht beeinflusstbeeinflusst• (3+1)d hydrodynamischen Code(3+1)d hydrodynamischen Code
• implementieren Jetimplementieren Jet
mit Energie- und mit Energie- und Impulsdeposition in t=2 Impulsdeposition in t=2 fmfm
in sphärisch in sphärisch expandierendeexpandierende MaterieMaterie
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Ideales GasIdeales Gas
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Ideales GasIdeales Gas Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3
Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/cZeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c
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Zustandsgleichung mit 1. Zustandsgleichung mit 1. Ordnung PhasenübergangOrdnung Phasenübergang
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Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang
Betrachten ein Bag Betrachten ein Bag ModellModell
• Phasenübergang von Hadrongas zum QGPPhasenübergang von Hadrongas zum QGP
• kritischen Temperatur Tkritischen Temperatur Tcc = 169 MeV = 169 MeV
Vergleichen zwei Vergleichen zwei Anfangsdichten:Anfangsdichten:• Phasenübergang durch JetPhasenübergang durch Jet
• Medium oberhalb PhasengrenzeMedium oberhalb Phasengrenze
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Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang
Medium befindet sich in der gemischten PhaseMedium befindet sich in der gemischten Phase
t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Seitliche Maxima bei großen WinkelnSeitliche Maxima bei großen Winkeln
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MotivationMotivation
F. Wang [STAR Collaboration],preliminary
Maxima: Maxima: Wechselwirkungen Wechselwirkungen des Jets mit dem Mediumdes Jets mit dem Medium
Wechselwirkungen sindWechselwirkungen sind theoretisch nicht theoretisch nicht ausreichendausreichend verstandenverstanden
(3+1)d ideale (3+1)d ideale hydro- hydro- dynamische dynamische NäherungNäherung
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ZusammenfassungZusammenfassung
I.I. Zweiteilchenkorrelationen: Maxima bei großen Zweiteilchenkorrelationen: Maxima bei großen WinkelnWinkeln
II.II. Dreiteilchenkorrelationen: Signal für Mach KegelDreiteilchenkorrelationen: Signal für Mach Kegel
III.III. Hydrodynamik mit Phasenübergang (cHydrodynamik mit Phasenübergang (css ~ 0): ~ 0): Maxima bei großen Winkeln (Maxima bei großen Winkeln ( ~ 85°), ~ 85°), beobachtet von STAR Collaborationbeobachtet von STAR Collaboration
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Einfluss der Orientierung des Einfluss der Orientierung des JetsJets
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Ideales GasIdeales Gas Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3
Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/cZeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c
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Ideales GasIdeales Gas Azimuthalwinkelverteilung mit Azimuthalwinkelverteilung mit ||| < 0.5| < 0.5
t = 0 fm/ct = 0 fm/c t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Jet induziertes Maximum ist asymmetrischJet induziertes Maximum ist asymmetrisch
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Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang
Zusätzliche Jet-Energie bewirkt PhasenübergangZusätzliche Jet-Energie bewirkt Phasenübergang
t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Seitliches Maxima bei Seitliches Maxima bei /2/2
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Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang
Medium befindet sich oberhalb des PhasenübergangsMedium befindet sich oberhalb des Phasenübergangs
t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Zusätzliches Maximum zwischen 3Zusätzliches Maximum zwischen 3/2 und 2/2 und 2