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

Überblick Jet Propagation Jet Quenching Zwei- und Dreiteilchen Korrelationen Hydrodynamischen Beschreibung des Jet Energieverlustes

Jet Propagation

Jet Propagation F. Wang, QM06

Jet Quenching

Jet Quenching Jet Quenching Unterdrückung des away-side jets in Au+Au Kollisionen 4 < pT < 6 GeV/c pTassoc > 2 GeV/c verglichen mit p+p Kollisionen J. Adams [STAR Collaboration], Phys. Rev. Lett. 91 072304 (2003) Jet Quenching

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

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

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

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

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

Zwei- und Dreiteilchen Korrelationen

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

Dreiteilchen Korrelationen p-y p+y F. Wang [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 129 (2006) F. Wang [STAR Collaboration], preliminary Df1 = p ± y Df2 = p ± y Df1 - Df2 { = ±y 2

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

Deformation des Mach Kegels

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

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

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

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

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

Ideales Gas

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

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

Zustandsgleichung mit 1. Ordnung Phasenübergang

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

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

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

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

Zusammenfassung Zweiteilchenkorrelationen: Maxima bei großen Winkeln Dreiteilchenkorrelationen: Signal für Mach Kegel Hydrodynamik mit Phasenübergang (cs ~ 0): Maxima bei großen Winkeln (f ~ 85°), beobachtet von STAR Collaboration

Einfluss der Orientierung des Jets

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

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

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

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