Jet Energieverlust und Mach Kegel in Schwerionenkollisionen

Präsentation zum Thema: "Jet Energieverlust und Mach Kegel in Schwerionenkollisionen"—  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 Jet Propagation Jet Quenching
Zwei- und Dreiteilchen Korrelationen Hydrodynamischen Beschreibung des Jet Energieverlustes

3 Jet Propagation

4 Jet Propagation F. Wang, QM06

5 Jet Quenching

6 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 (2003) Jet Quenching

7 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

8 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!

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

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

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

12 Zwei- und Dreiteilchen Korrelationen

13 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)

14 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

15 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

16 Deformation des Mach Kegels

17 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)

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 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

21 (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

22 Ideales Gas

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

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

25 Zustandsgleichung mit 1. Ordnung Phasenübergang

26 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

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

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

29 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

30 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

31

32 Einfluss der Orientierung des Jets

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

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

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

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