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Neue Ergebnissevom RHIC
Henner BüschingBrookhaven National Laboratory
DPG Frühjahrstagung, München, 2006
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RHIC @ BNL
New York City
Long Island
Relativistic Heavy Ion Collider
Brookhaven National Laboratory
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Der RHIC • Umfang: 3.83 km• Zwei unabhängige
Ringe• Maximale Energie
(Nucleon-Schwerpunkts-System)
– AuAu: 200 GeV– p+p: 500 GeV
• Erste Kollisionen 2000• Run 6 läuft…jetzt
SchwerionenprogrammQuark-Gluon-Plasma
p+p(Gluon-Spin-Struktur
des Protons)
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Der RHIC
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Der RHIC
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Der RHIC
nach RHIC Run 5 (2005) beendet
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Der RHIC
bis RHIC Run 6 (2006)
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Der RHIC
524
PHENIX
PHOBOS
BRAHMS
STAR
498
52
116
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Der RHIC
PHENIX
PHOBOS
BRAHMS
STAR
Uni Muenster
Uni FrankfurtMPI Muenchen
498
52
116
524
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Au+Au Luminosität
Höhere Luminosität=
Bessere Statistik=
Neue Ergebnisse
PHENIX:Seit Juni 2005
866 Neue “plots”
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Kollisionen am RHIC
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Phasendiagramm
Messung der transversalen Energie: Anfangs-Energie-Dichte deutlich über Schwelle
Übergang: T ~ 170 MeV
~ 1.0 GeV/fm3
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Das (s)Quark-Gluon-Plasma ?
APS: The Top Physics Stories for 2005
Freies Gas von masselosen Quarks und Gluonen ?Nein - Stark gekoppelt
flüssiggasförmig
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Literatur
Nuclear Physics A Volume 757, Issues 1-2
Hunting the Quark Gluon PlasmaAssessments by the experimental collaborations
Results from the first 3 years at RHICApril 18, 2005
RHIC “White Papers”
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Was können wir lernen?
Kollektives Verhalten
Modifikationen der Teilchenproduktion
Winkel-Korrelationen / Jets
Produktion von J/
Thermische StrahlungT
p,v2
RAA
dNd
J/
?
Fülle von Ergebnissen
Persönliche Auswahl
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RHIC Systeme
Au+Au
p+p
d+Au
Referenzmessung
Vergleich:Einfluss “kalter” Kernmaterie
Schwerionen-KollisionenErzeugung eines sQGP?Vergleichsmessung mit leichten Ionen
Cu+Cu
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Die RHIC Datensätze
p+p d+Au Au+Au Cu+Cu
200 GeV
130 GeV
62.4 GeV
22.4 GeV
Referenz sQGP ? Vergleich
Run 1 - 3 Run 4 - 5 Run 6 (?)
?
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Temperatur
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Photonen bei kleinem pT
Decay photons
/ E Tethermal:
Phys. Rev. Lett. 94, 232301 (2005)
Können wir Photonen bei kleinem pT messen? Können wir thermische Strahlung messen?
PHENIX
nT
1
phard:
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Jede Quelle reeller emitiert virtuelle mit sehr kleiner Masse
Compton
q
g q
e+
e-
.incl
direct
.incl
direct
**
Wir verwenden Leptonenpaare um
virtuelle zu messen
Hintergrund von Dalitz-Zerfällen
Eine neue Idee …
0
e+
e-
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Das Spektrum
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pQCD x TAB:L.E.Gordon and W. Vogelsang
Phys. Rev. D48, 3136 (1993)
Das Spektrum
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thermal:D. d’Enterria, D. Perresounkonucl-th/0503054
2+1 hydroT0=590 MeV0=0.15 fm/c
pQCD x TAB:L.E.Gordon and W. Vogelsang
Phys. Rev. D48, 3136 (1993)
Das Spektrum
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pQCD x TAB:L.E.Gordon and W. Vogelsang
Phys. Rev. D48, 3136 (1993)
thermal:D. d’Enterria, D. Perresounkonucl-th/0503054
2+1 hydroT0=590 MeV0=0.15 fm/c
Überprüfung in p+p und d+Au wichtig
Das Spektrum
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Kollektives Verhalten
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Der elliptische Fluss
φ) cos2v2cosφv2(1C 21dφdN
v2
Nicht-zentrale Kollisionen:Große Anisotropie
Gutes Mass für “Druck”
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Hadronisierung
Man beobachtet starken kollektiven FlussAuch die schweren Teilchen zeigen starken FlussBei kleinem pT von Hydrodynamik Modellen beschrieben
Neue Run4 Daten
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Hadronisierung
Man beobachtet Skalierungsverhalten mit der Anzahl der “constituent quark number”
Fluss auf Parton-Level?
solid: STARopen: PHENIX PRL91(03)
v2/n
pT/n
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Der “Charm” Fluss
Charm-Teilchen zeigen Fluss
Schwächer als leichte Mesonen
Die Daten unterstützen Modelle
mit c-Quark Fluss
Greco,Ko,Rapp: PLB595(2004)202
“Non-photonic” e++e-
als Mass für Charm (B,D)
Die Materie ist so stark gekoppelt, dass sogar schwere Quarks “fließen”
Neue Run4 Daten
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Die ideale Flüssigkeit
s
<< 1
Hydrodynamische Modelle,die Daten beschreiben können, nehmen Viskosität = 0 an
Maß für die Kopplungseigenschaft der Materie
Maß für mittlere freie Weglänge
Viskosität
s klein = starke Kopplung
Maß für Abstand zwischen TeilchenEntropiedichte
D. Teaney, Phys. Rev. C 68, 034913
Bereits kleines hat starken Einfluß auf v2
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Korrelationen mit hohem pT
![Page 32: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/32.jpg)
Der Test des Mediums
Manchmal wird in der Kollision ein Photon erzeugt….
Wir erwarten, dass es das “Plasma” ungehindert durchquert
![Page 33: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/33.jpg)
Der Test des Mediums
Manchmal wird in der Kollision ein hochenergetisches Quark oder Gluon erzeugt….
Wenn das Plasma dicht genug ist, erwarten wir, dass das Quark oder Gluon verschluckt wird…
q,g
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dN
Ntrig d1
Fluss
Fluss+Jet
Jet
Jets in Korrelationen
:Winkel zwischen
zwei Teilchen
CF = J() + (1+2v2tv2
a cos2)
Starke Verknüpfung zwischen zwei unterschiedlichen Themenfeldern: Fluss- und Jet-Analyse
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Pedestal&flow subtracted
Jets in Korrelationen
”Same side” ”Away side”In
ten
sit
ät
Relativwinkel zum Trigger-Teilchen
In zentralen Au+Au Kollisionen ist der“away side” Jet unterdrückt
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Abhängigkeit von Trigger-pT
Neue Run4 Daten
Geringes Trigger-pT :”away side” Jet unterdrücktHohes Trigger-pT: away side” nicht unterdrückt
Zentrale Kollisionen, Au+Au – 200 GeV
![Page 37: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/37.jpg)
Abhängigkeit von Zentralität
Neue Run4 Daten
Man beobachtet doch Jets in zentralen Ereignissen ( bei hohem pT)
8 < pT(trig) < 15 GeV/c pT(assoc) > 6 GeV
![Page 38: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/38.jpg)
Trigger
pT > 2.5 GeV
Partner
pT > 1.0 GeV
nucl-ex / 0507004
Trigger
Was passiert mit den Jets?
Energie wird nun bei kleinem pT gemessen
Wie antwortet das Medium?
PHENIX
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Mach-Kegel / Schock-Welle?Jets bewegen sich schneller alsSchallgeschwindigkeit im MediumSchock-Welle mit: cos()=cs/c
Triggering jet
Weitere Mechanismen:
• Cherenkov Strahlung• Bending jet• Gluon radiation
Wie reagiert das Medium?hep-ph/0411315
nucl-th/0507063
nucl-th/0406018
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PHENIX preliminary
Die Jet-Form und die Zentralität
![Page 41: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/41.jpg)
PHENIX preliminary
Die Jet-Form und die Zentralität
![Page 42: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/42.jpg)
D D
PHENIX preliminary
Die Jet-Form und die Zentralität
“Near side” : Aufweitung, “Away side”: Teilung
![Page 43: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/43.jpg)
D D
Die Jet-Form und die Zentralität
“Near side” : Aufweitung, “Away side”: Teilung
PHENIX preliminary
![Page 44: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/44.jpg)
Spektren bei hohem pT
![Page 45: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/45.jpg)
Neue Run4 DatenCu+Cu 200 GeV
56 M min-bias Ereignisse1.9 M high-pT Ereignisse
2.2 B sampled
Au+Au 200 GeV Luminosität 241b-1
(sampled)1.5B Ereignisse
z.B. 0-Spektren
Neue Run5 Daten
![Page 46: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/46.jpg)
Neue Run 5 Daten
z.B. Referenz p+p Spektren
p+p direct photon
Neue Run3 Daten
![Page 47: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/47.jpg)
Nuklearer Modifikations-Faktor RAA
• Harte Stoßprozesse– Skalieren mit Ncoll
– denn: • Kleiner WQ• Überlagerung
• Nuklearer Modifikations-Factor RAA
evt 2AB AB T
AB 2AB pp T
1 N d N /dydpR
T d /dydp
2 ( ) ( )AB A BT d T T r r b r
( ) ( , )A AT b dz b z
Nuclear overlap function
Nuclear thickness function
aus Glauber Rechnungen
/coll NNN
Geometrischer Faktor aus Überlapp
![Page 48: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/48.jpg)
Neue Run4 0 Daten
RAA in AuAu at 200 GeV
Photonen sind nicht unterdrückt
und sind auch bei hohem pT unterdrücktDie Unterdrückung ist flach bei hohem pT
![Page 49: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/49.jpg)
Vitev nucl-th/0404052
RAA - Energieabhängigkeit
Wir können Einfluss der Schwerpunktsenergie auf Skalierungsverhalten studieren
62 GeV 22.4 GeV
![Page 50: Neue Ergebnisse vom RHIC Henner Büsching Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070310/55204d8049795902118d2d1a/html5/thumbnails/50.jpg)
RAA - Reaktionssysteme
Gleiche Unterdrückung bei gleichem NPart
Systematische Vergleiche möglich
Au+Au Cu+Cu
Au+Au 30-40 %, NPart = 114.2
Cu+Cu 0-10 %, NPart = 98.2
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“Charm” RAA
Auch schwere Quarks (charm) sind unterdrückt
“Non-photonic” e++e-
als Maß für Charm
Starke Einschränkung der Energieverlust-Modelle
Erklärungen:Starke b-Quark
UnterdrückungHadronischer
Energieverlust
dNg/dy = 3500 nucl-th/0507019
N. Armesto, et al., PRD 71, 054027
(4) dNg / dy = 1000
fm/GeV4q̂ 2
fm/GeV14q̂ 2
fm/GeV0q̂ 2
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Das J/
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Color Screening ?
Color Screening
cc
“Color screening” im Quark Gluon Plasma
Können wir eine Unterdrückung gebundener Zustände beobachten?
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Produktion des J/
J/
CuCu
200 GeV/c
AuAu
200 GeV/c
dAu
200 GeV/c
AuAuee
200 GeV/c
dAuee
200 GeV/c
CuCuee
200 GeV/c
J/ Muon arm1.2 < |y| < 2.2
J/ eeZentraler Arm-0.35 < y < 0.35
In zentralen Ereignissen:
Unterdrückung Faktor 3
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|y|~1.7
|y|<0.35
+ private communications
d+Au Cu+Cu Au+Au
d+Au Cu+Cu Au+Au
Vergleich mit kalter Kernmaterie
Modell von Einfluss kalter Kernmaterie (beschreibt d+Au):Unterdrückung in zentralen Au+Au and Cu+Cu
leicht unterschätzt
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Vergleich mit SPS (NA50)
Unterdrückung in zentralen Reaktionen wie am SPS Energie- und Gluondichte sollten bei RHIC 2-3x höher sein
NA50 expected 4.2mb
PHENIX expected
1mb
3mb
NA50-Daten als Funktion von Npart und normiert auf NA51
p+pSehen wir nur ’ and c Unterdrückung ? (Bei SPS und RHIC gleich)
J/ würde bei RHIC Temperaturen überleben
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Modelle, die NA50 Daten beschreiben Extrapoliert auf √s = 200 GeV
“Comover” + Effekte kalter Kernmaterie + “shadowing” ( )
QGP Unterdrückung ( )
+ private communications
Au+Au y~1.7 |y|< 0.35
Vergleich mit Modellen I
Modelle, die SPS Daten beschreiben, überschätzen die Unterdrückung
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QGP Unterdrückung+
Regenerierung
Probleme mit pT – und Rapiditäts- Abhängigkeit
Vergleich mit Modellen II
Modelle, die zusätzliche J/-Regenerierung verwenden, können die Daten beschreiben
Au+Au y~1.7 |y|< 0.35
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Zusammenfassung T
p,v2
RAA
dNd
J/
Die Materie ist sehr heiss
Die Materie verändert Jets
Die Materie ist stark gekoppelt
Die Materie schmilzt J/ und erzeugt neue
Die Materie ist sehr dicht
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Backup
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Wir öffnen den Phasenraum...
Minv
pT
Analyse direkter Photonen
Neue Dileptonen-Analyse
Konventionelle Dilepton Analyse
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