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Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

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Präsentation zum Thema: "Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main"—  Präsentation transkript:

1 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Di-Jet Suppression and Multi-Mono-Jet Emission – Signal of QGP or LXD- Black Holes at LHC Horst Stöcker, FIAS Frankfurt Institute for Advanced Studies 1 LXD: TeV-BHs in LHC - 10^8 p.a. ?! 2 Di- Jet suppression- Signal LHC: ALICE, ATLAS, CMS 3 Muliple Monojets from Hawking-Evaporating signal TeV-BHs! Need EM-Cal for better ~ 100 GeV reach in pt 4 Stable TeV-Remnant-BHs? Observe them in TPC? 5 BH- Production 1000*enhanced in 5.5 ATeV 6 TeV-BHs explode in QCD-plasma? 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

2 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

3 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Focus 32/1999 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

4 What are LXDs in SUSY? Large Extra Dimensions, d=1,2,..,6,7
Our world embedded into LXD: L>>lPl Boundary Conditions: *Donli et al., PLB 429 (1998) 263 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

5 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

6 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
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7 Black Holes in 4 Dim: Karl Schwarzschild
Born: 9 Oct 1873 in Frankfurt am Main Solves 1915 Einstein‘s General Relativity Black Holes in 3+1Dim Schwarzschild- Metric Schwarzschild- Radius RS=Horizonradius RH Schwarzschild- -Singularity at R-> 0 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

8 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Black Holes in D = 4+d LXD in macrocosmos: RH Topology of the horizon: LXD in microcosmos: Topology of the horizon: 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

9 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Black Holes in ADD- model, D = 4 + d Dim: number of extra dimensions d=1,2,…,6,7 Schwarzschild radius RH modified! *Myers and Perry, Ann. of Phys. 172 (1986) Landsberg & Giddins: LXD-BHs Production Nanobarn In ! Now: micro- barn in Pb+Pb!! Sun: LHC: RH of proton in D=4: near zero RH of proton in LXD:large! 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

10 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
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11 LHC = Black Hole Factory?
BH X LHC = Black Hole Factory? Problem: No fundamental scattering operator for |A> + |B> --> BH + X Model for cross section: impact parameter b Parton model- fold structure fct.: 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

12 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Production probabilities significantly increased for Pb+Pb Ncoll=200! 1000 times! Landsberg & Giddins: LXD-BHs Production Nanobarn In ! Pb+Pb Microbarn!! * ** * Bleicher, Hofmann, Hossenfelder, Stoecker Phys.Lett. B548:73-76,2002 ** Hossenfelder: Phys.Lett.B598:82-98,2004 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

13 High pT Di-Jet -Suppression at LHC:
Di- Jets with M> Mf vanish behind Schwarzschild radius Rh High pT ~ Mf sppression in AB -> Jet(pT)+X => #Jet(pT) << #Jet(pT) in LXDs in D=4 => 1/pt physics: hidden behind horizon! LHC - where are my Di-Jets gone? 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

14 Hard Scattering: NO Di-Jets, but BHs !
STAR p + p  jet event Jet event in e+e- collision STAR Au+Au (jet?) event See Multi-Mono-Jets in LHC energy p+p & Au+Au ? 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

15 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
IF (LXD- Black Holes at 14 TeV in LHC).THEN. (NO High pT- events, No 2*500GeV d =7 QCD QCD LXD-BHs => No Di-Jets w. M=E1+E2 > 1 TeV ALICE can differentiate LXD- BHs from QCD- Background! (see T. Humanic, ALICE Int. Note) 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

16 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
3 What happens to the microblackhole? - It emitts very hard multiple Monojets due to microcanonic Hawking- Radiation of SMP in 3Dim and Kaluza- Klein Tower excitations into 3 +d Dim 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

17 Hawking Evaporation of BHs in D = 3+1= 4
Evaporation rate: Sun: Lifetime: LHC: 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

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19 Evaporation of BHs in D = 4+d
Connection between Schwarzschild surface <------> Entropy of a BH Single particle spectrum: *Kraus, Wilczek: Nucl.Phys.B 433 (1995) **Casadio, Harms: MICRO! Phys.Rev. D64 (2001)... Evaporation rate: Lifetime LHC BH: (d=4, Mf=1TeV) 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

20 4. Evaporation of BHs in D = 4+d with remnant
Information loss problem: Is motivation for modified evaporation rate: Stable BH Remnants?! 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

21 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Microcanonical Hawking-Evaporati. assuming stable Remnant produces Multiple Mono- Jets Remnants: Stable LXD-BHs at LHC Hard Mono-Jets Emitted Numerical Simulation Koch, Hossenfelder, Bleicher: JHEP 10 (2005) 053 Hossenfelder, Bleicher, Hofmann, Stoecker, Ashutosh, Kotwal Phys.Lett.B (2003) . . . . . . . . . . 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

22 No Di-Jets: Multiple Mono-Jets from Hawking- Radiation!
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23 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Black Hole Remnants in Large Extra Dimensions Sabine Hossenfelder, M. Bleicher, S. Hofmann, Horst Stöcker, Ashutosh Kotwal Phys.Lett.B566(2003)233 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

24 Stable remnants convert mass into energy E=mc^2
90% efficiency (neutrinos, gravitons escape) Remnant BHs Convert protons in photons, e+/- Yearly world energy consumption 10^21 Joule m = E/c^2 = 10^21 J/(3*10^8 m/s)^2 = 10^4 kg = 10 tons Need 10 tons of abitrary material, convert to radiation 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

25 Remnant signal clearly distiguishable from disappearing BH
Koch, Hossenfelder, Bleicher: JHEP 10 (2005) 053 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

26 Kapusta-Hawking-Plasma at T=100GeV?
Extreme energy density 10^9 GeV/fm^3 Multiple hard Jets with hundreds of GeV each Thermalization? Formation of plasma? T > 100 GeV: 1000 * Tcrit-QCD Hydrodynamic Detonation? Thermal rates for: Electroweak-, Higgs- and SUSY particles 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

27 Shockwave in TPC? (ALICE)
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28 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Di-Jet Suppression and Multi-Mono-Jet Emission – Signal of QGP or LXD- Black Holes at LHC Horst Stöcker, FIAS Frankfurt Institute for Advanced Studies 1 LXD: TeV-BHs in LHC - 10^8 p.a. ?! 2 Di- Jet suppression- Signal LHC: ALICE, ATLAS, CMS 3 Muliple Monojets from Hawking-Evaporating signal TeV-BHs! Need EM-Cal for better ~ 100 GeV reach in pt 4 Stable TeV-Remnant-BHs? Observe them in TPC? 5 BH- Production 1000*enhanced in 5.5 ATeV 6 TeV-BHs explode in QCD-plasma? 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

29 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
Thank You!!! Marcus Bleicher ITP, Goethe- Univ. Frankfurt Stefan Hofmann now: Perimeter Institute, Waterloo, Sabine Hossenfelder now: UC Santa Barbara, Kerstin Paech now: NSCL, MSU, East Lansing Uli Harbach FIAS Ben Koch FIAS Stefan Scherer FIAS Thomas Humanic Ohio State Univ. 20/11/2018 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main

30 Horst Stöcker, FIAS & ITP, J.W. Goethe- Universität Frankfurt am Main
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