ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2015, том 79, № 7, с. 1015-1017
УДК 539.126.3
ИЗМЕРЕНИЕ ФАКТОРОВ ЯДЕРНОЙ МОДИФИКАЦИИ ф-МЕЗОНОВ В p + Pb- И Pb + Pb-ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ALICE НА БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ © 2015 г. В. М. Самсонов1, 2, В. Г. Рябов1, 2, Ю. Г. Рябов1, 2, М. В. Малаев2
E-mail: mikhail.malaev@cern.ch
Изучение легких векторных мезонов позволяет более детально понять механизмы образования ад-ронов и исследовать свойства плотной и горячей среды, образующейся в центральных столкновениях тяжелых ультрарелятивистских ядер. Одним из наиболее полезных объектов для исследований являются ф-мезоны, так как их свойства чувствительны к таким эффектам, как повышенный выход странности, восстановление киральной симметрии, энергетические потери партонов, сопровождающие фазовый переход. Для изучения подобных эффектов необходимо измерить рождение мезонов не только в столкновениях тяжелых ядер, но и в протон-протонных и протон-ядерных взаимодействиях. Измерения в элементарных нуклон-нуклонных столкновениях используются в качестве базовых для сравнения с более массивными взаимодействующими системами. Столкновение легких и тяжелых ядер позволяет оценить эффекты холодной ядерной материи для более точной интерпретации эффектов горячей ядерной среды. В рамках эксперимента ALICE [1] были измерены инвариантные дифференциальные спектры рождения ф-мезонов по поперечному импульсу в p + p-, p + Pb-и Pb + Pb-взаимодействиях. На основе полученных данных были построены распределения факторов ядерной модификации для ф-мезонов.
DOI: 10.7868/S0367676515070224
ВВЕДЕНИЕ
Одной из наиболее важных задач современной физики высоких энергий является изучение фазовой диаграммы состояния сильновзаимодей-ствующей материи. Как ожидается, при высоких значениях температуры и/или высоких значениях барионной плотности система может испытывать переход от адронных к партонным степеням свободы, а именно образовываться кварк-глюонная плазма (КГП) [2]. В связи с этим возникает необходимость изучения свойств образующейся среды, определения и проверки возможных признаков ее образования. Одни из наиболее удобных инструментов для подобных исследований — ф-мезоны, так как они имеют малое значение времени жизни, сравнимое со временем существования КГП, а также малое сечение неупругого взаимодействия. Данные особенности говорят
0 том, что частицы будут в большей степени чувствительны к свойствам среды, в которой они рождаются, и переносимая ими информация будет в меньшей степени искажена за счет перерассеиваний в адронной фазе. В области больших
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет".
2 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики имени Б.П. Константинова" Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Гатчина.
поперечных импульсов ф-мезоны, будучи связанным состоянием странного и антистранного кварков, позволяют провести систематическое изучение эффекта гашения струй, предсказанного в качестве одного из основных признаков образования кварк-глюонной плазмы [3]. Обладая массой протона, но будучи при этом мезоном, ф-мезоны также интересны с точки зрения изучения механизмов рождения частиц в области промежуточных поперечных импульсов, обычно обозначаемой областью барионной аномалии или загадки.
ИЗМЕРЕНИЕ ВЫХОДА ф-МЕЗОНОВ
В данной работе ф-мезоны восстанавливались в канале распада на два заряженных каона, ф ^ ^ К+К-. Строилось распределение инвариантных масс пар треков противоположного знака, К+К-. Полученное распределение помимо полезного сигнала содержало также комбинаторный фон. Для оценки формы и величины некоррелированного фона от случайных пар треков использовался метод смешивания событий. После вычитания некоррелированного фона итоговое распределение аппроксимировалось сложной функцией. Данная функция включала в себя свертку функций Брейта-Вигнера [4] (для учета сигнала) и функции Гаусса (для учета массового разрешения детектора). Также функция содержала полином второй
1016
САМСОНОВ и др.
К
^AA
К
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
б
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
рт, ГэВ/с
Рис. 1. Факторы ядерной модификации для ф-мезо-нов в сравнении с другими адронами в РЬ + РЬ-взаи-
модействиях при энергии ^кк = 2.76 ТэВ для цен-тральностей столкновения 0—5% (а) и 40—50% (б); ф — квадратики, К — ромбики, п — кружки, р — крестики.
степени для описания остаточного фона. Для построения инвариантных дифференциальных спектров рождения ф-мезонов по поперечному импульсу полученные в результате аппроксимации значения выходов ф-мезонов были поправлены на эффективность регистрации частиц в экспериментальной установке оценены путем полного монте-карло-моделирования.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Инвариантные дифференциальные спектры рождения ф-мезонов по поперечному импульсу были измерены в р + р-взаимодействиях при энергии = 2.76 и 7 ТэВ, в р + РЬ-взаимодействиях при энергии -\JsNN = 5.02 ТэВ и в РЬ + РЬ-взаимо-
действиях при энергии = 2.76 ТэВ в широком диапазоне поперечных импульсов до 21 ГэВ/с. Результаты измерений были использованы для построения факторов ядерной модификации для
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
рт, ГэВ/с
(р + р)/2ф б
2 -
10
рт, ГэВ/с
Рис. 2. а — Распределения факторов ядерной модификации для ф-мезонов в сравнении с другими адрона-
ми в р + РЬ-взаимодействиях при энергии \ISnn = = 5.02 ТэВ. Кружки — ф, квадратики — протоны, звездочки — пионы; б — отношение р/ф в РЬ + РЬ-взаимо-
действиях при энергии ^кк = 2.76 ТэВ при центральности 0—5% (кружки), в РЬ + РЬ-взаимодей-
ствиях при энергии ^кк = 2.76 ТэВ при центральности 60—80% (квадратики), в р + р-взаимо-
действиях при энергии ^кк = 2.76 ТэВ (звездочки).
ф-мезонов в р + РЬ-взаимодействиях при энергии ш = 5.02 ТэВ и РЬ + РЬ-взаимодействиях при
= 2.76 ТэВ для различных центральностей столкновений. Полученные результаты представлены на рис. 1, 2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ полученных результатов показал, что в области больших поперечных импульсов выход ф-мезонов испытывает сильное подавление в (по-лу)центральных РЬ + РЬ-взаимодействиях. Степень подавления для ф-мезонов в пределах неопределен-
а
4
3
1
ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ том 79 № 7 2015
ИЗМЕРЕНИЕ ФАКТОРОВ ЯДЕРНОЙ МОДИФИКАЦИИ ф-МЕЗОНОВ
1017
ностей измерений оказывается такой же, как и для остальных адронов (я, K, p). Данное подавление не может быть объяснено эффектами холодной ядерной материи. Данный вывод основывается на анализе результатов, полученных в p + Pb-взаимодей-ствиях (рис. 2), где не было обнаружено подавление при больших значениях поперечного импульса как для ф-мезонов, так и для других адронов. При промежуточных значениях поперечного импульса в p + Pb-взаимодействиях наблюдается слабовыра-женный избыточный выход ф-мезонов, обычно объясняемый эффектом Кронина [5]. Сравнение данных результатов с результатами, ранее полученными в эксперименте PHENIX в Au + Au-взаимо-
действиях при энергии JSNN = 200 ГэВ [6], показывает, что степень избыточности выхода частиц за счет эффекта Кронина становится меньшей при переходе от энергий коллайдера RHIC к LHC.
Из того что отношение p/ф в наиболее центральных Pb + Pb-взаимодействиях в области промежуточных значений поперечного импульса
(вплоть до 4 ГэВ/c) остается постоянной величиной (рис. 2), можно сделать вывод, что форма спектров рождения адронов в таких взаимодействиях определяется массой частицы. Это согласуется с предсказаниями гидродинамических моделей и не требует привлечения рекомбинационных моделей. Различие в поведение факторов ядерной модификации, измеренных для ф-мезонов и протонов в наиболее центральных Pb + Pb-взаимодей-ствиях, может быть объяснено отличием в рефе-ренсных спектрах рождения этих частиц в p + p-вза-имодействиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. AamodtK. etal. // JINST 3. 2008. V. S08002. P. 259.
2. ShuryakE.V. // Phys. Rept. 1980. V 61. P. 71.
3. Baier R. et al. // Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 2000. V. 50.
P. 37.
4. Eidelman S. et al. // Phys. Lett. B. 2004. V. 592. P. 1.
5. Cronin J. et al. // Phys. Rev. D. 1975. V. 11. P. 3105.
6. Adare A. et al. // Phys. Rev. C. 2011. V 83. P. 11.
8 ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ том 79 № 7 2015
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.