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Jet Energieverlust und Mach Kegel in Schwerionenkollisionen Barbara Betz Institut für Theoretische Physik Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt.

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Präsentation zum Thema: "Jet Energieverlust und Mach Kegel in Schwerionenkollisionen Barbara Betz Institut für Theoretische Physik Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt."—  Präsentation transkript:

1 Jet Energieverlust und Mach Kegel in Schwerionenkollisionen Barbara Betz Institut für Theoretische Physik Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main Arbeitstreffen Kernphysik Schleching 2007

2 Überblick I. Jet Propagation II. Jet Quenching III. Zwei- und Dreiteilchen Korrelationen IV. Hydrodynamischen Beschreibung des Jet Energieverlustes

3 Jet Propagation

4 F. Wang, QM06

5 Jet Quenching

6 Unterdrückung des away-side jets Unterdrückung des away-side jets in Au+Au Kollisionen in Au+Au Kollisionen 4 < p T < 6 GeV/c 4 < p T < 6 GeV/c p T assoc > 2 GeV/c p T assoc > 2 GeV/c verglichen mit p+p Kollisionen verglichen mit p+p Kollisionen Jet Quenching Jet Quenching J. Adams [STAR Collaboration], Phys. Rev. Lett (2003)

7 Jet Quenching Vergleich zweier Jets: Vergleich zweier Jets: Propagation innerhalb der Stoßebene Propagation innerhalb der Stoßebene Propagation aus der Stoßebene heraus Propagation aus der Stoßebene heraus unterschiedliche Unterdrückung des away-side jets unterschiedliche Unterdrückung des away-side jets STAR Collaboration, preliminary ×. In-plane Out-of-plane

8 Jet Quenching Vergleich der Vergleich der gemessenen und der gemessenen und der nach dem HSD Modell berechneten nach dem HSD Modell berechneten Azimuthalwinkelverteilung Azimuthalwinkelverteilung ~50% zu geringe Unter- drückung des away-side ~50% zu geringe Unter- drückung des away-side jets jets 50% Unterdrückung: Wechselwirkung mit Plasma! 50% Unterdrückung: Wechselwirkung mit Plasma! W. Cassing, K. Gallmeister, C. Greiner, J. Phys. G 30, 801 (2004)

9 Energieverteilung Jet Korrelationen in p+p Kollisionen: Jet Korrelationen in p+p Kollisionen: Back-to-back peaks treten auf. Back-to-back peaks treten auf.

10 Energieverteilung Jet Korrelationen in zentralen Au+Au Kollisionen: Jet Korrelationen in zentralen Au+Au Kollisionen: Away-side jet verschwindet für Teilchen mit p t > 2 GeV/c Away-side jet verschwindet für Teilchen mit p t > 2 GeV/c

11 Energieverteilung Jet Korrelationen in zentralen Au+Au Kollisionen: Jet Korrelationen in zentralen Au+Au Kollisionen: Away-side jet tritt für Teilchen mit p T > 0.15 GeV/c wieder auf. Away-side jet tritt für Teilchen mit p T > 0.15 GeV/c wieder auf.

12 Zwei- und Dreiteilchen Korrelationen

13 Zweiteilchen Korrelationen Neuverteilung von Energie ist sichtbar in Neuverteilung von Energie ist sichtbar in F. Wang [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 129 (2006) Zweiteilchen Korrelationen Zweiteilchen Korrelationen 4 < p T < 6 GeV/c 4 < p T < 6 GeV/c 0.15 < p T assoc < 4 GeV/c 0.15 < p T assoc < 4 GeV/c

14 Dreiteilchen Korrelationen F. Wang [STAR Collaboration], preliminary F. Wang [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 129 (2006) 1 = ± 1 = ± = ± = ± = { 0 ± 2

15 Mach Kegel Schallgeschwindigkeit F. Wang, QM06 Emissionswinkel des Mach Kegels: cos θ = cscs v jet ~ 60 – 90° masseloses QGP: c s ~ 0.57 θ = 1.0 rad hadronische Materie: c s ~ 0.3 Phasenübergang 1. Ord.: c s ~ 0 θ = 1.3 rad θ = 1.5 rad v jet hängt von der Masse des leading quarks ab!

16 Deformation des Mach Kegels

17 Satarov, Stöcker, Mishustin, Phys. Lett. B 64 (2005) Transformation von FRF zu CMF bewirkt Deformation des Mach bewirkt Deformation des Mach Kegels Kegels Konsequenz eines transversalen kollektiven Flusses kollektiven Flusses Wind Wind Expansion des Feuerballs bewirkt Expansion des Feuerballs bewirkt Verbreiterung des Mach Kegels Verbreiterung des Mach Kegels sichtbarer Effekt in azimuthalen Winkelverteilungen Winkelverteilungen

18 Deformation des Mach Kegels Satarov, Stöcker, Mishustin, Phys. Lett. B 64 (2005)

19 Hydrodynamische Beschreibung Barbara Betz, Kerstin Paech, Dirk Rischke, Horst Stöcker

20 Motivation F. Wang [STAR Collaboration], preliminary Maxima: Wechselwirkungen Maxima: Wechselwirkungen des Jets mit dem Medium des Jets mit dem Medium Wechselwirkungen sind Wechselwirkungen sind theoretisch nicht ausreichend theoretisch nicht ausreichend verstanden verstanden (3+1)d ideale hydro- (3+1)d ideale hydro- dynamische Näherung dynamische Näherung

21 (3+1)d Hydrodynamik Annahme: Near-side jet wird nicht beeinflusst Annahme: Near-side jet wird nicht beeinflusst (3+1)d hydrodynamischen Code (3+1)d hydrodynamischen Code implementieren Jet implementieren Jet mit Energie- und Impulsdeposition in t=2 fm Impulsdeposition in t=2 fm in sphärisch expandierende in sphärisch expandierende Materie

22 Ideales Gas

23 Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3 Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3 Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c

24 Ideales Gas Azimuthalwinkelverteilung mit | | < 0.5 Azimuthalwinkelverteilung mit | | < 0.5 t = 0 fm/c t = 12.8 fm/c Verbreiterung des jet-induzierten Maximums Verbreiterung des jet-induzierten Maximums

25 Zustandsgleichung mit 1. Ordnung Phasenübergang

26 Zustandsgleichung mit Phasenübergang Betrachten ein Bag Modell Betrachten ein Bag Modell Phasenübergang von Hadrongas zum QGP Phasenübergang von Hadrongas zum QGP kritischen Temperatur T c = 169 MeV kritischen Temperatur T c = 169 MeV Vergleichen zwei Anfangsdichten: Phasenübergang durch Jet Phasenübergang durch Jet Medium oberhalb Phasengrenze Medium oberhalb Phasengrenze

27 Zustandsgleichung mit Phasenübergang Medium befindet sich in der gemischten Phase Medium befindet sich in der gemischten Phase t = 12.8 fm/c Seitliche Maxima bei großen Winkeln Seitliche Maxima bei großen Winkeln

28 Zustandsgleichung mit Phasenübergang Medium befindet sich oberhalb des Phasenübergangs Medium befindet sich oberhalb des Phasenübergangs t = 12.8 fm/c Maxima in Vor- und Rückwärtsrichtung Maxima in Vor- und Rückwärtsrichtung

29 Motivation F. Wang [STAR Collaboration], preliminary Maxima: Wechselwirkungen Maxima: Wechselwirkungen des Jets mit dem Medium des Jets mit dem Medium Wechselwirkungen sind Wechselwirkungen sind theoretisch nicht ausreichend theoretisch nicht ausreichend verstanden verstanden (3+1)d ideale hydro- (3+1)d ideale hydro- dynamische Näherung dynamische Näherung

30 Zusammenfassung I. Zweiteilchenkorrelationen: Maxima bei großen Winkeln II. Dreiteilchenkorrelationen: Signal für Mach Kegel III. Hydrodynamik mit Phasenübergang (c s ~ 0): Maxima bei großen Winkeln ( ~ 85°), Maxima bei großen Winkeln ( ~ 85°), beobachtet von STAR Collaboration beobachtet von STAR Collaboration

31

32 Einfluss der Orientierung des Jets

33 Ideales Gas Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3 Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3 Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c

34 Ideales Gas Azimuthalwinkelverteilung mit | | < 0.5 Azimuthalwinkelverteilung mit | | < 0.5 t = 0 fm/c t = 12.8 fm/c Jet induziertes Maximum ist asymmetrisch Jet induziertes Maximum ist asymmetrisch

35 Zustandsgleichung mit Phasenübergang Zusätzliche Jet-Energie bewirkt Phasenübergang Zusätzliche Jet-Energie bewirkt Phasenübergang t = 12.8 fm/c Seitliches Maxima bei /2 Seitliches Maxima bei /2

36 Zustandsgleichung mit Phasenübergang Medium befindet sich oberhalb des Phasenübergangs Medium befindet sich oberhalb des Phasenübergangs t = 12.8 fm/c Zusätzliches Maximum zwischen 3 /2 und 2 Zusätzliches Maximum zwischen 3 /2 und 2


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