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

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

(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)

Der RHIC

Der RHIC

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

Der RHIC bis RHIC Run 6 (2006)

Der RHIC STAR 524 PHENIX 498 PHOBOS 116 BRAHMS 52

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

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

Kollisionen am RHIC

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

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 !

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

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

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

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 (?)

Temperatur

Photonen bei kleinem pT Phys. Rev. Lett. 94, 232301 (2005) Decay photons PHENIX thermal: hard: Können wir Photonen bei kleinem pT messen? Können wir thermische Strahlung messen? ?

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-

Das Spektrum

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

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/0503054 2+1 hydro T0=590 MeV t0=0.15 fm/c

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/0503054 2+1 hydro T0=590 MeV t0=0.15 fm/c Überprüfung in p+p und d+Au wichtig !

Kollektives Verhalten

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

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 !

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? !

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” !

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, 034913 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

Korrelationen mit hohem pT

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

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…

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

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 !

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 !

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) !

Was passiert mit den Jets? nucl-ex / 0507004 Trigger pT > 2.5 GeV Partner pT > 1.0 GeV PHENIX Trigger ! Energie wird nun bei kleinem pT gemessen Wie antwortet das Medium?

Wie reagiert das Medium? hep-ph/0411315 Triggering jet nucl-th/0507063 nucl-th/0406018 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

Die Jet-Form und die Zentralität PHENIX preliminary

Die Jet-Form und die Zentralität PHENIX preliminary

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

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

Spektren bei hohem pT

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

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

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

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 !

p 0 RAA - Energieabhängigkeit ! 62 GeV 22.4 GeV Vitev nucl-th/0404052 62 GeV 22.4 GeV Wir können Einfluss der Schwerpunktsenergie auf Skalierungsverhalten studieren !

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 !

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/0507019 N. Armesto, et al., PRD 71, 054027 Auch schwere Quarks (charm) sind unterdrückt !

Das J/y

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

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

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 !

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 !

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 !

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 !

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

Backup

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