Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006

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1 Brookhaven National Laboratory DPG Frühjahrstagung, München, 2006
Henner Büsching Brookhaven National Laboratory Neue Ergebnisse vom RHIC DPG Frühjahrstagung, München, 2006

2 Relativistic Heavy Ion Collider
BNL Relativistic Heavy Ion Collider Brookhaven National Laboratory Long Island New York City

3 (Gluon-Spin-Struktur
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 Schwerionenprogramm Quark-Gluon-Plasma p+p (Gluon-Spin-Struktur des Protons)

4 Der RHIC

5 Der RHIC

6 nach RHIC Run 5 (2005) beendet
Der RHIC nach RHIC Run 5 (2005) beendet

7 Der RHIC bis RHIC Run 6 (2006)

8 Der RHIC STAR 524 PHENIX 498 PHOBOS 116 BRAHMS 52

9 Der RHIC STAR 524 PHENIX 498 PHOBOS 116 BRAHMS 52 Uni Frankfurt
Uni Muenster Uni Frankfurt MPI Muenchen STAR 524 PHENIX 498 PHOBOS 116 BRAHMS 52

10 Au+Au Luminosität 866 Höhere Luminosität = Bessere Statistik
Neue Ergebnisse Au+Au Luminosität PHENIX: Seit Juni 2005 866 Neue “plots”

11 Kollisionen am RHIC

12 Phasendiagramm ! Übergang: T ~ 170 MeV e ~ 1.0 GeV/fm3
Messung der transversalen Energie: Anfangs-Energie-Dichte deutlich über Schwelle !

13 Das (s)Quark-Gluon-Plasma ? APS: The Top Physics Stories for 2005
gasförmig flüssig APS: The Top Physics Stories for 2005 Freies Gas von masselosen Quarks und Gluonen ? Nein - Stark gekoppelt !

14 Nuclear Physics A Volume 757, Issues 1-2
Literatur RHIC “White Papers” Hunting the Quark Gluon Plasma Assessments by the experimental collaborations Results from the first 3 years at RHIC April 18, 2005 Nuclear Physics A Volume 757, Issues 1-2

15 Kollektives Verhalten
Was können wir lernen? T Thermische Strahlung ? p,v2 Kollektives Verhalten RAA Modifikationen der Teilchenproduktion dN df Winkel-Korrelationen / Jets Fülle von Ergebnissen Persönliche Auswahl J/y Produktion von J/y

16 RHIC Systeme p+p d+Au Au+Au Cu+Cu Referenzmessung Vergleich:
Einfluss “kalter” Kernmaterie Au+Au Cu+Cu Schwerionen-Kollisionen Erzeugung eines sQGP? Vergleichsmessung mit leichten Ionen

17 Die RHIC Datensätze ? p+p d+Au Au+Au Cu+Cu 22.4 GeV 62.4 GeV 130 GeV
Referenz sQGP ? Vergleich Run 1 - 3 Run 4 - 5 Run 6 (?)

18 Temperatur

19 Photonen bei kleinem pT
Phys. Rev. Lett. 94, (2005) Decay photons PHENIX thermal: hard: Können wir Photonen bei kleinem pT messen? Können wir thermische Strahlung messen? ?

20 Eine neue Idee … virtuelle g zu messen Wir verwenden Leptonenpaare um
Compton e- g* q g q Jede Quelle reeller g emitiert virtuelle g mit sehr kleiner Masse g p0 e+ Hintergrund von Dalitz-Zerfällen g* e-

21 Das Spektrum

22 Das Spektrum pQCD x TAB: L.E.Gordon and W. Vogelsang
Phys. Rev. D48, 3136 (1993)

23 Das Spektrum 2+1 hydro T0=590 MeV t0=0.15 fm/c pQCD x TAB:
L.E.Gordon and W. Vogelsang Phys. Rev. D48, 3136 (1993) thermal: D. d’Enterria, D. Perresounko nucl-th/ 2+1 hydro T0=590 MeV t0=0.15 fm/c

24 Das Spektrum ! 2+1 hydro T0=590 MeV t0=0.15 fm/c Überprüfung in p+p
pQCD x TAB: L.E.Gordon and W. Vogelsang Phys. Rev. D48, 3136 (1993) thermal: D. d’Enterria, D. Perresounko nucl-th/ 2+1 hydro T0=590 MeV t0=0.15 fm/c Überprüfung in p+p und d+Au wichtig !

25 Kollektives Verhalten

26 Nicht-zentrale Kollisionen:
Der elliptische Fluss v2  Nicht-zentrale Kollisionen: Große Anisotropie Gutes Mass für “Druck”

27 Hadronisierung ! Neue Run4 Daten
Man beobachtet starken kollektiven Fluss Auch die schweren Teilchen f, X, W zeigen starken Fluss Bei kleinem pT von Hydrodynamik Modellen beschrieben !

28 v2/n pT/n Hadronisierung ! Man beobachtet Skalierungsverhalten
solid: STAR open: PHENIX PRL91(03) v2/n pT/n Man beobachtet Skalierungsverhalten mit der Anzahl der “constituent quark number” Fluss auf Parton-Level? !

29 Der “Charm” Fluss ! Neue Run4 Daten
Greco,Ko,Rapp: PLB595(2004)202 “Non-photonic” e++e- als Mass für Charm (B,D) Charm-Teilchen zeigen Fluss Schwächer als leichte Mesonen Die Daten unterstützen Modelle mit c-Quark Fluss Neue Run4 Daten Die Materie ist so stark gekoppelt, dass sogar schwere Quarks “fließen” !

30 Die ideale Flüssigkeit
Hydrodynamische Modelle,die Daten beschreiben können, nehmen Viskosität = 0 an Bereits kleines h hat starken Einfluß auf v2 D. Teaney, Phys. Rev. C 68, h s Viskosität Maß für mittlere freie Weglänge << 1 Entropiedichte Maß für Abstand zwischen Teilchen h/s klein = starke Kopplung Maß für die Kopplungseigenschaft der Materie

31 Korrelationen mit hohem pT

32 g Der Test des Mediums Wir erwarten,
Manchmal wird in der Kollision ein Photon erzeugt…. g Wir erwarten, dass es das “Plasma” ungehindert durchquert

33 Der Test des Mediums Manchmal wird in der Kollision ein hochenergetisches Quark oder Gluon erzeugt…. q,g Wenn das Plasma dicht genug ist, erwarten wir, dass das Quark oder Gluon verschluckt wird…

34 Jets in Korrelationen 1 Df : Ntrig d
dN Ntrig d 1 Df : Winkel zwischen zwei Teilchen Fluss+Jet Fluss Jet CF = J(Df) + l(1+2v2tv2a cos2Df) Starke Verknüpfung zwischen zwei unterschiedlichen Themenfeldern: Fluss- und Jet-Analyse

35 In zentralen Au+Au Kollisionen ist der “away side” Jet unterdrückt
Jets in Korrelationen ”Same side” ”Away side” Intensität Pedestal&flow subtracted Relativwinkel zum Trigger-Teilchen In zentralen Au+Au Kollisionen ist der “away side” Jet unterdrückt !

36 Abhängigkeit von Trigger-pT Zentrale Kollisionen, Au+Au – 200 GeV
Neue Run4 Daten Zentrale Kollisionen, Au+Au – 200 GeV Geringes Trigger-pT :”away side” Jet unterdrückt Hohes Trigger-pT: away side” nicht unterdrückt !

37 Abhängigkeit von Zentralität
Neue Run4 Daten 8 < pT(trig) < 15 GeV/c pT(assoc) > 6 GeV Man beobachtet doch Jets in zentralen Ereignissen ( bei hohem pT) !

38 Was passiert mit den Jets?
nucl-ex / Trigger pT > 2.5 GeV Partner pT > 1.0 GeV PHENIX Trigger ! Energie wird nun bei kleinem pT gemessen Wie antwortet das Medium?

39 Wie reagiert das Medium?
hep-ph/ Triggering jet nucl-th/ nucl-th/ Weitere Mechanismen: Cherenkov Strahlung Bending jet Gluon radiation Mach-Kegel / Schock-Welle? Jets bewegen sich schneller als Schallgeschwindigkeit im Medium Schock-Welle mit: cos(q)=cs/c

40 Die Jet-Form und die Zentralität
PHENIX preliminary

41 Die Jet-Form und die Zentralität
PHENIX preliminary

42 Die Jet-Form und die Zentralität
PHENIX preliminary “Near side” : Aufweitung, “Away side”: Teilung !

43 Die Jet-Form und die Zentralität
PHENIX preliminary “Near side” : Aufweitung, “Away side”: Teilung !

44 Spektren bei hohem pT

45 Luminosität 241b-1 (sampled)
z.B. p0-Spektren Neue Run4 Daten Cu+Cu 200 GeV 56 M min-bias Ereignisse 1.9 M high-pT Ereignisse 2.2 B sampled Au+Au 200 GeV Luminosität 241b-1 (sampled) 1.5B Ereignisse Neue Run5 Daten

46 z.B. Referenz p+p Spektren
p+p direct photon Neue Run 5 Daten g Neue Run3 Daten

47 Nuklearer Modifikations-Faktor RAA
Harte Stoßprozesse Skalieren mit Ncoll denn: Kleiner WQ Überlagerung Nuklearer Modifikations- Factor RAA Nuclear overlap function Nuclear thickness function aus Glauber Rechnungen Geometrischer Faktor aus Überlapp

48 g p 0 h RAA in AuAu at 200 GeV ! Neue Run4 0 Daten
Photonen sind nicht unterdrückt p0 und h sind auch bei hohem pT unterdrückt Die Unterdrückung ist flach bei hohem pT !

49 p 0 RAA - Energieabhängigkeit ! 62 GeV 22.4 GeV
Vitev nucl-th/ 62 GeV 22.4 GeV Wir können Einfluss der Schwerpunktsenergie auf Skalierungsverhalten studieren !

50 p 0 RAA - Reaktionssysteme ! Au+Au Cu+Cu Au+Au 30-40 %, NPart = 114.2
Cu+Cu 0-10 %, NPart = 98.2 Gleiche Unterdrückung bei gleichem NPart Systematische Vergleiche möglich !

51 Auch schwere Quarks (charm) sind unterdrückt
“Charm” RAA “Non-photonic” e++e- als Maß für Charm Starke Einschränkung der Energieverlust-Modelle Erklärungen: Starke b-Quark Unterdrückung Hadronischer Energieverlust (4) dNg / dy = 1000 dNg/dy = 3500 nucl-th/ N. Armesto, et al., PRD 71, Auch schwere Quarks (charm) sind unterdrückt !

52 Das J/y

53 Können wir eine Unterdrückung gebundener
Color Screening ? “Color screening” im Quark Gluon Plasma Können wir eine Unterdrückung gebundener Zustände beobachten? ?

54 J/y Produktion des J/y ! J/y mm Muon arm 1.2 < |y| < 2.2 J/y ee
Zentraler Arm -0.35 < y < 0.35 In zentralen Ereignissen: Unterdrückung Faktor 3 ! AuAu mm 200 GeV/c CuCu mm 200 GeV/c dAu mm 200 GeV/c AuAu ee 200 GeV/c CuCu ee 200 GeV/c dAu ee 200 GeV/c

55 Vergleich mit kalter Kernmaterie
+ private communications d+Au Cu+Cu Au+Au d+Au Cu+Cu Au+Au |y|~1.7 |y|<0.35 Modell von Einfluss kalter Kernmaterie (beschreibt d+Au): Unterdrückung in zentralen Au+Au and Cu+Cu leicht unterschätzt !

56 Vergleich mit SPS (NA50) NA50-Daten als Funktion von Npart und normiert auf NA51 p+p PHENIX expected 1mb Sehen wir nur y’ and cc Unterdrückung ? (Bei SPS und RHIC gleich) J/y würde bei RHIC Temperaturen überleben NA50 expected 4.2mb 3mb Unterdrückung in zentralen Reaktionen wie am SPS Energie- und Gluondichte sollten bei RHIC 2-3x höher sein !

57 Vergleich mit Modellen I Modelle, die SPS Daten beschreiben,
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 Modelle, die SPS Daten beschreiben, überschätzen die Unterdrückung !

58 Vergleich mit Modellen II !
QGP Unterdrückung + Regenerierung Probleme mit pT – und Rapiditäts- Abhängigkeit Au+Au y~1.7 |y|< 0.35 Modelle, die zusätzliche J/y - Regenerierung verwenden, können die Daten beschreiben !

59 T p,v2 RAA J/y Zusammenfassung dN df Die Materie ist sehr heiss
Die Materie ist stark gekoppelt RAA J/y Die Materie ist sehr dicht Die Materie schmilzt J/y und erzeugt neue dN df Die Materie verändert Jets

60 Backup

61 Wir öffnen den Phasenraum... Analyse direkter Photonen
pT Neue Dileptonen-Analyse Konventionelle Dilepton Analyse Minv