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Adronizzazione in collisioni pp e nucleo-nucleo (AA) e caratterizzazione delle interazioni nucleo-nucleo Dr. Francesco Noferini Per il corso di Fisica.

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1 Adronizzazione in collisioni pp e nucleo-nucleo (AA) e caratterizzazione delle interazioni nucleo-nucleo Dr. Francesco Noferini Per il corso di Fisica Subnucleare A.A F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

2 Argomenti Caratterizzazione delle collisioni AA – Modelli per descrivere la geometria delle collisioni nucleo nucleo – Misura delle carratteristiche degli eventi Meccanismo di produzione delle particelle in collisioni PbPb – Caratteristiche dei jet in collisioni AA (correlazioni a due particelle) – La coalescenza dei partoni come meccanismo competitivo alla adronizzazione (anisotropia azimutale dei prodotti della collisione) 2F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

3 Lezione 1 3F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

4 Centralità in collisioni ione-ione 4 b Parametro di impatto Regione di sovrapposizione dei due nuclei La centralità della collisione può essere espressa anche in termini dei nucleoni che partecipano alla collisioni (N part ) Nucleoni (n,p) che non partecipano alla collisione Quark e gluoni prodotti nei primi istanti della collisione F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

5 5 Modello di Glauber Modello semi-classico per la geometria della collisione tra due nuclei con parametro di impatto b Interazione tra nuclei espressa come sovrapposizione incoerente di interazioni tra i nucleoni che costituiscono il nucleo – Si può descrivere la collisione nucleo-nucleo con il calcolo delle probabilità La collisione di due nuclei è una sequenza di eventi (=collisioni tra nucleoni) indipendenti Permette un calcolo quantitativo di: – Probabilità di interazione – Numero di collisioni elementari nucleone-nucleone (N coll ) – Numero di nucleoni partecipanti (N part ) Si definiscono partecipanti i nucleoni nel volume di overlap dei due nuclei che collidono Chiamati anche Wounded nucleons – Numero di nucleoni spettatori Sono quelli che non partecipano – Dimensioni della regione di overlap – … F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

6 6 Modello di Glauber: assunzioni di base (Optical limit) I nucleoni allinterno dei nuclei sono considerati puntiformi – Dimensione del nucleone << dimensione del nucleo I nucleoni allinterno dei nuclei sono considerati indipendenti – Nellinterazione tra un nucleone del nucleo proiettile e un nucleone del nucleo bersaglio si trascura leffetto degli altri nucleoni che compongono i nuclei collidenti – Buona approssimazione ad alte energie in cui la lunghezza donda di DeBroglie dei nucleoni del nucleo proiettile è molto minore della tipica distanza tra due nucleoni allinterno del nucleo bersaglio (tipicamente di 1.2 fm) Ad esempio alle energie SPS (p BEAM = 160 GeV/c ) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

7 7 Modello di Glauber: assunzioni di base (Optical limit) Il nucleo (e quindi i nucleoni che lo costituiscono) viaggia in linea retta e non viene deflesso nellinterazione – Buona approssimazione ad alte energie Ad alte energie limpulso trasverso scambiato nella collisione è trascurabile rispetto alla componente longitudinale – A basse energie i nuclei sono deflessi rispetto alla traiettoria lineare per via della repulsione coulombiana In questi casi si può usare un Coulomb modified Glauber model che tiene in conto della deflessione coulombiana. I protoni e i neutroni sono indistinguibili F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

8 8 Modello di Glauber: altre approssimazioni La sezione durto per una collisione elementare nucleone- nucleone è la stessa per tutto il passaggio di un nucleone attraverso il nucleo bersaglio. – Un nucleone dopo la prima interazione passa in uno stato eccitato (baryon-like object) e quindi nelle successive collisioni potrebbe interagire con una diversa sezione durto – Motivo dellapprossimazione: ad alta energia tempo tra due collisioni << tempo di formazione delle particelle prodotte nella collisione F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

9 9 Physical input Sezione durto nucleone-nucleone – Dipende dallenergia ( s) della collisione – Costante per tutte le collisioni tra nucleoni che avvengono allinterno della collisione tra nuclei – La sezione durto ha diverse componenti: Elastica Inelastica (con perdita di energia). Suddivisa in eventi: – Non Diffrattivi (i nucleoni collidenti acquisiscono colore e si rompono) – Diffrattivi (i nucloni collidenti mantengono i loro numeri quantici rimanendo colourless) – Nei calcoli della geometria di collisioni nucleo-nucleo con il modello di Glauber si usa la componente inelastica ( inel ) Distribuzione della densità di nucleoni allinterno del nucleo – Da misure di scattering elastico elettrone-nucleo o neutrone-nucleo F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

10 10 Sezione durto SPS RHIC (top) LHC(Pb) LHC(p) Laboratory beam momentum (GeV/c) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

11 11 Densità di nucleoni nel nucleo Le misure dei fattori di forma hanno permesso di studiare le distribuzioni radiali di carica nei nuclei – La densità di carica nella parte centrale è costante – La superficie dei nuclei non è definita in modo netto Alla superficie la densità scende a zero in modo graduale Funzioni usate per riprodurre la distribuzione di carica: – 2-parameter Fermi (Woods-Saxon) – 3-parameter Fermi – 3-parameter Gauss densità al centro del nucleo raggio nucleare skin depth F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

12 12 Esempi di densità di nucleoni (I) Nucleo di Pb (Z=82, A=208) – parametrizzazione 2pF – r 0 = fm – = fm – 0 = fm -3 F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

13 13 Parametri delle densità nucleari Punti (in nero) presi dai parametri dei fit alle misure di scattering deep inelastico DeJager et al, At. Data and Nucl. Data Tables (1979) Semplice parametrizzazione in funzione del numero di massa A (Curve in rosso) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

14 14 Configurazione nucleare Una configurazione nucleare è definita dalle coordinate dei nucleoni che costituiscono il nucleo – Ad esempio per il nucleo A con: F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

15 15 Configurazione nucleare La probabilità di avere un nucleone nellelemento di volume d 2 sdz in posizione (s,z) del nucleo A è data da: – dove A (s i A,z i A ) è la densità di nucleoni allinterno del nucleo A F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

16 16 Nuclear thickness function Si usa lapprossimazione che i nucleoni viaggiano in linea retta – Le coordinate {s i A } non cambiano dopo le collisioni – La coordinata lungo lasse del fascio z i A non è rilevante In questa approssimazione la configurazione nucleare è definita solo dalle coordinate {s i A } sul piano trasverso e si può definire lanuclear thickness function : – che rappresenta la probabilità di trovare un nucleone nel nucleo A alla coordinata trasversa s A F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

17 17 Normalizzazione della nuclear thickness function Perché rappresenti una probabilità la nuclear thickness function deve essere normalizzata in modo che: – Poiché lintegrale delle densità di nucleoni allinterno del nucleo ( r ) mostrate in precedenza è normalizzato al numero di nucleoni A, le densità nucleari devono essere definite come F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

18 18 Grafici di T A T A (x,y) per il nucleo di Pb – Data la simmetria sferica del nucleo, T A (x,y) dipende solo dal raggio r F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

19 19 Coordinate sul nucleo bersaglio La nuclear thickness function del nucleo B è: Nel sistema di coordinate centrato sul centro del nucleo A si ha: da cui F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

20 20 Probabilità di una collisione nucleone- nucleone (I) La probabilità che in un elemento di area trasversa d 2 s (con coordinate s rispetto al nucleo A e b-s rispetto al nucleo B) avvenga una collisione nucleone-nucleone e data dal prodotto di: – probabilità di avere un nucleone del nucleo A nellarea d 2 s – probabilità di avere un nucleone del nucleo B nell area d 2 s – sezione durto per una collisione inelastica nucleone-nucleone F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

21 21 Probabilità di una collisione nucleone- nucleone (II) La probabilità che in una collisione di due nuclei A e B a parametro di impatto b avvenga una collisione tra due nucleoni e data da: Dove si è introdotta la nuclear overlap function: – in cui T A (s)T B (b-s)d 2 s rappresenta la probabilità di avere un nucleone del nucleo proiettile A e un nucleone del nucleo bersaglio B nella stessa unità di area d 2 s sul piano trasverso – T AB (b) ha le dimensioni dellinverso di unarea (es. fm -2 ) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

22 22 Grafici di T AB (b) Se i nuclei non sono deformati, la nuclear overlap function dipende solo dal modulo del parametro di impatto e non dalla sua direzione T A (b) per collisioni InIn e PbPb – T AB è normalizzato in modo che d 2 bT AB (b) = 2 bdbT AB (b) = 1 F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

23 23 Probabilità di n collisioni nucleone- nucleone La probabilità che in una collisione di due nuclei A e B a parametro di impatto b avvengano n collisioni nucleone-nucleone è data dalla legge binomiale: Numero di combinazioni che consentono di avere n interazioni su AB incontri tra nucleoni dei due nuclei Probabilità di avere AB-n nucleoni che non intergiscono Probabilità di avere n collisioni tra nucleoni F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

24 24 Probabilità di interazione nucleo-nucleo I due nuclei subiscono una collisione inelastica se cè stata almeno una collisione inelastica tra due dei nucleoni che li costituiscono – dove P 0 (b) è la probabilità che non avvenga nessuna collisione inelastica tra due nucleoni. Ed è data da: – Quindi: F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

25 25 Grafici di p AB vs. b (I) La probabilità di interazione dei due nuclei – è =1 per b<2R – Diminuisce per b>2R, quando solo le code delle Woods-Saxon si sovrappongono F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

26 26 Sezione durto inelastica per collisioni nucleo-nucleo La sezione durto totale per una collisione inelastica tra due nuclei A e B è data da: La sezione durto per eventi con parametro di impatto b

27 27 Numero di collisioni vs. b Il numero medio di collisioni in una collisione tra due nuclei A e B con parametro di impatto b si ottiene usando la proprietà della media della distribuzione binomiale: – dove N è il numero di prove e p la probabilità di successo – Nel nostro caso: – da cui: F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

28 28 Grafici di N coll vs. b N coll grande per collisioni centrali (b0) N coll 0 per collisioni periferiche (b2R) A parità di parametro di impatto, N coll cresce al crescere della dimensione dei nuclei collidenti (N coll AB, N coll <

29 29 Interazione di un nucleone (I) La probabilità di interazione tra un nucleone del nucleo proiettile A con coordinata s sul piano traverso con uno dei B nucleoni del bersaglio è: – T B (b-s) è la probabilità di avere un nucleone nel nucleo B alla coordinata trasversa b-s (misurata rispetto al centro del nucleo B) La probabilità che non interagisca è: La probabilità che un nucleone del nucleo proiettile A non interagisca con nessuno dei B nucleoni del nucleo bersaglio è data da: F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

30 30 Interazione di un nucleone (II) La probabilità che un nucleone del nucleo proiettile A con coordinata s sul piano traverso interagisca con almeno uno dei B nucleoni del bersaglio è: – p nB rappresenta la probabilità di interazione nucleone-nucleo – Analoga a quella nucleo-nucleo p AB (b)=1-[1- inel T AB (b)] AB con A=1 Integrando sulle possibili posizioni del nucleone n allinterno del nucleo A: – T A (s) è la probabilità di trovare un nucleone del nucleo A nel punto di coordinata trasversa s. – P nB (b) è la probabilità che il nucleone n del nucleo A interagisca con uno qualunque dei nucleoni del nucleo B, cioè che il nucleone n sia un nucleone partecipante F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

31 31 Numero di partecipanti (I) La probabilità di avere nucleoni partecipanti nel nucleo A è quindi data dalla legge binomiale: Il numero medio di partecipanti del nucleo A sarà quindi: Ripetendo il ragionamento per il nucleo bersaglio si ha che il numero medio di partecipanti del nucleo B è: F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

32 32 Numero di partecipanti (II) Il numero medio di nucleoni partecipanti in collisioni con parametro di impatto b è dato da Numero di nucleoni nel nucleo proiettile Probabilità di avere un nucleone in posizione s nel nucleo proiettile Probabilità che il nucleone del nucleo proiettile A interagisca con almeno uno dei nucleoni del nucleo B Contributo del nucleo proiettile Contributo del nucleo bersaglio F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

33 33 Grafici di N part vs. b (I) N part grande ( A+B) per collisioni centrali (B0) N part 0 per collisioni periferiche (B2R) A parità di parametro di impatto, N part cresce al crescere della dimensione dei nuclei collidenti ( N part A) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

34 34 Numero di collisioni per partecipante Al crescere della centralità e di inel cresce il numero medio di collisioni subite da ciascun nucleone partecipante – La dipendenza da inel è dovuta a N coll dato che N part varia poco con inel Accel.s (GeV) total (mb) inel (mb) AGS SPS RHIC LHC(Pb) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

35 35 Densità di partecipanti (I) Si può calcolare la densità dei nucleoni partecipanti = numero di partecipanti per unità di area nel piano trasverso – La densità di partecipanti (così come quella di collisioni e quella di energia depositata) è massima al centro della regione di overlap dei nuclei collidenti diminuisce man mano che si va verso i bordi F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

36 36 Densità di partecipanti (II) La zona di interazione (fireball) è costituita da: – una regione centrale (core) dove cè unalta densità di collisioni, quindi alta densità di energia e alta temperatura Nel core caldo si possono realizzare le condizioni per la formazione del QGP – i bordi (corona) dove la densità di energia e la temperatura sono più bassi F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

37 PHOBOS Dipendenza dalla centralità e dallenergia: RHIC 37F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) Dipendenza solo da N part Dipendenza anche da N coll

38 dN ch /d vs. centralità (PbPb) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) 38 Molteplicità di particelle cariche in eventi PbPb in funzione della centralità Molteplicità di particelle cariche in eventi PbPb in funzione della centralità Fino a 1600 tracce cariche per unità di rapidità nelle collisioni più centrali

39 39 Numero di spettatori Il numero medio di nucleoni spettatori per collisioni nucleari a parametro di impatto b si ricava da quello di partecipanti come: – ed è ovviamente grande per collisioni periferiche e piccolo per collisioni centrali Nel caso di collisioni di nuclei uguali (A=B), si calcola facilmente il numero medio di spettatori dei nuclei proiettile e bersaglio: F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

40 40 The ZDC (zero degree calorimeter) detector at PHENIX

41 F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) 41 The BBC detector at PHENIX beam pipe Z-direction R-direction Collision point BBC inner ring middle ring outer ring RING ID BB C

42 F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) 42 Centralità: BBC vs ZDC (PHENIX) 0-5% 15-20% 10-15% 0-5% 5-10%

43 43 ZDC in ALICE Si può misurare lenergia degli spettatori di entrambi i nuclei collidenti – Servono 2 set di calorimetri, ai due lati della zona di interazione I campi magnetici dellottica del fascio deflettono gli spettatori: – I neutroni (carica nulla) proseguono in linea retta – I frammenti (rapporto Z/A 1/2, simile a quello dei nuclei del fascio), proseguono allinterno del tubo del fascio e non vengono rivelati – I protoni (rapporto Z/A=1) sono deflessi fuori dal tubo di fascio Servono due calorimetri (uno per i protoni e uno per i neutroni) da ciascun lato del punto di interazione in totale 4 ZDC Beam pipes Proton ZDC Neutron ZDC F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

44 VZERO in ALICE 44F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) Il rivelatore VZERO di ALICE è posto nella regione in avanti (entrambi I lati) ed è dedicato, oltre che al trigger degli eventi, alla misura della molteplicità carica. La molteplicità misurata evento per evento dal VZERO fornisce una stima della centralità degli eventi in collisioni PbPb.

45 Misure di molteplicità in ALICE F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)45 TPC Lottimo accordo tra la distribuzione di molteplicità del VZERO e quella riprodotta con simulazioni MC che includono il modello di Glauber è la ragione per cui la molteplicità nel VZERO costituisce la misura di riferimento per la centralità in ALICE.

46 Lezione 2 46F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

47 Misure di molteplicità in ALICE F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)47 TPC Lottimo accordo tra la distribuzione di molteplicità del VZERO e quella riprodotta con simulazioni MC che includono il modello di Glauber è la ragione per cui la molteplicità nel VZERO costituisce la misura di riferimento per la centralità in ALICE.

48 PHOBOS Dipendenza dalla centralità e dallenergia: RHIC 48F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) Dipendenza solo da N part Dipendenza anche da N coll

49 dN ch /d vs. centralità (PbPb) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) 49 Molteplicità di particelle cariche in eventi PbPb in funzione della centralità Molteplicità di particelle cariche in eventi PbPb in funzione della centralità Fino a 1600 tracce cariche per unità di rapidità nelle collisioni più centrali

50 50 Centralità ed eccentricità Leccentricità è definita per ogni classe di centralità come: e misura lasimmetria geometrica iniziale nella regione di interazione. a b Esistono vari modi per classificare la centralità: Model dependent: b (parametro dimpatto), N part, ε (eccentricità) Sperimentali (in percentuale [%]): E ZDC, molteplicità nella regione centrale o in avanti

51 Misura del piano di reazione 51F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) dN/dφ 2v22v2 out plane in plane Il piano di reazione è definito come il piano che contiene lasse z (direzione dei fasci incidenti) e la direzione che congiunge i due centri dei nuclei sul piano transverso (in plane). Lungo questultima la produzione di particelle risulta massima a causa di gradienti di pressione più grandi (prossime diapositive). La misura dellanistropia dei prodotti può essere utilizzata per ricavare il piano di reazione (angolo sul piano trasverso) evento per evento.

52 Misura del piano di reazione con il VZERO in ALICE F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)52 La misura della molteplicità nei vari settori (8) del VZERO permette di dare una stima del piano di reazione. Molteplicità in un settore Angolo azimutale di un settore Questa tecnica può essere estesa anche ad altri rivelatori (per esempio al tracciatore principale, TPC in ALICE). Tuttavia conviene mantenere la indipendenza tra le regioni cinematiche utilizzate per misurare il piano di reazione e quelle su cui si intende fare le misure di fisica (per evitare correlazioni di altra natura: jet, fluttuazioni, …)

53 Altre armoniche F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)53 Il caso percedente di asimmetria ellittica (derivante dalla geometria della collisione) può essere esteso ad altre armoniche che possono essere generate dalle fluttuazione evento per evento. Per esempio larmoinca di grado 3 (triangolare): Anche in questo caso si può generalizzare la formula precedente: N.B. E 3 sono indipendenti fra loro.

54 Risoluzione nella misura del piano di reazione F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)54 Per molti osservabili occorre conoscere la risoluzione che si ha nel misurare il piano di reazione per rimuovere effetti di rivelatore nelle misure finali. Il metodo più semplice per stimare tale risoluzione è quella di avere più misure indipendenti (almeno 2) dellangolo. Metodo con 3 sottoeventi: date tre misure a, b, c si possono stimare le correlazioni reciproche C ij per la grandezza che si vuol misurare. Per esempio: O = cos(2( - )) C ij = O = cos(3( - )) C ij = … Losservabile andrà quindi corretto: risultato = / a = / b = / c

55 Produzione di particelle p p La produzione di particelle è un fenomeno dominato dallinterazione forte nel regime non perturbativo descritto da modelli di stringa/cluster (vedere lezioni del Dr. R. Nania). Cè differenza nella frammentazione dei jet tra collisioni pp e PbPb? 55

56 Collisioni PbPb F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)56 Event display di ALICE in collisioni PbPb Nel passaggio dalle collisioni pp a quelle PbPb si passa a scenari di elevatissima molteplicità di particelle (diverse migliaia in questo event display)

57 Soppressione nei jet F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)57 L1L1 L2L2 In una collisione PbPb la la formazione di un mezzo denso (QGP) può portare alla soppressione di particelle di alto impulso L 1 L 2 Forte dipendenza dal parametro dimpatto(b) ΔE i aumenta con L i Produzione di una coppia di jet

58 58 Ancora sui risultati di RHIC: correlazioni a 2 particelle In basso è riportata la dipendenza della soppressione delle correlazioni back- to-back in funzione della centralità della collisione. D + Au AuAu central J. Adams et al. [STAR Collaboration], Phys. Rev. Lett. 91 (2003) J. Adams et al. [STAR Collaboration], Phys. Rev. Lett. 97 (2006) No dipendenza da centralità Soppressione quanto la centralità aumenta

59 Jet IN-plane e OUT-of-plane F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)59 IN OUT J. Phys. G30 S1238 (2004) La soppressione del contro-jet osservata da STAR in funzione dellangolo di uscita del jet rispetto al piano di reazione è consistente con una perdita di energia dipendente dallo spazio percorso nel mezzo.

60 60 periferiche centrali Dipendenza dalla centralità Contropicco: Sopressione del jet Spostamento del picco: Risposta del mezzo F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

61 61 Tre regione per away side: center =(, ) ±0.4 corner =( +1, +1) ±0.4 x2 cone =( +1, - 1) ±0.4 x2 away near Medium mach cone Medium away near deflected jets p T trig =3-4, p T assoc =1-2 GeV/c 2-particle corr, bg, v2 subtracted φ 2 = φ 2 - φ trig d+Au min-bias dN 2 /d Δφ 1 d Δφ 2 /N trig φ 1 = φ 1 - φ trig φ 2 = φ 2 - φ trig Au+Au 10% Differenze in Au+Au [average signal per radian 2 ] : center – corner = 0.3 ± 0.3 (stat) ± 0.4 (syst) center – cone = 2.6 ± 0.3 (stat) ± 0.8 (syst) conical flow? 3-particle correlation Leffetto Mach cone non si vede nei dati F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

62 Jet e modelli idrodinamici La produzione di mini-jet non è lunico meccanismo di produzione di particelle se si crea una nuova fase di materia. Possiamo schematizzare il processo come la sovrapposizione di una componente hard (jet e minijet) descritta da pQCD e una componente soft (QGP) descritta da modelli idrodinamici per il QGP. Au+Au 200AGeV, b=8 fm Hydro+Jet model (T.H. & Y.Nara (02)) x y 62F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

63 63 Flusso ellittico - caratteristiche Lanisotropia geometrica che è allorigine del flusso ellittico si attenua con levoluzione del sistema – Anche in caso di espansione libera (sistema non interagente) leccentricità della fireball diminuisce con laumentare della dimensione del sistema I gradienti di pressione che sono allorigine del flusso ellittico sono più forti nei primi istanti dopo la collisione Il flusso ellittico è quindi particolarmente sensibile allequazione di stato (i.e. velocità del suono) del sistema nei primi istanti della collisione. 63F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) Ultracold Fermionic Atom Fluid (6Li)

64 64 Strong QGP: il flusso ellittico L espansione è guidata da un gradiente di pressione Le particelle sono emesse pi ù probabilmente lungo il piano di reazione dN/dφ 2v22v2 F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

65 65 Risultati di RHIC Confronto del flusso ellittico con un modello idrodinamico. Il QGP è un fluido ideale (fortemente interagente) a viscosità quasi nulla. F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

66 PRL 92 (2004) ; PRL 91 (2003) P. Sorensen 66 L anisotropia di tipo ellittico segue uno scaling con il numero di partoni costituenti: Se il flusso ellittico è prodotto nella fase partonica, quando il sistema adronizza ogni particella riceve un v 2 e un p T in dipendenza del suo contenuto di quark. Coalescenza F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

67 PRL 92 (2004) ; PRL 91 (2003) P. Sorensen [GeV/c] dN/p T dp T dy Fisica subnucleare - F. Noferini Martedì 17/05/11, Coalescenza

68 Produzione di particelle Pb Se la densità di partoni è molto alta la probabilità che questi si ricombinino (devono essere vicini nello spazio delle fasi) può essere alta e superare quella di frammentazione (modello a stringa). 68

69 Misura del flusso in ALICE a LHC F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)69

70 Particle IDentification (PID) 20/09/ (SQM11) Cracow, Poland Tagli PID: tagli asimmetrici in (TOF) per, K and p. p t range: 0.3 < p t < 3.5 GeV/c π 0.4 < p t < 2.5 GeV/c K 0.5 < p t < 4.0 GeV/c p 70

71 Flusso ellittico in ALICE F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)71 Le misure a LHC del flusso ellittico sono state subito competitive con quelle di RHIC e lidentificazione di particelle permette di investigare diversi scenari.

72 Confronto tra le diverse specie F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)72 Caratteristiche generali: mass splitting crossing point intorno a 2 GeV/c Per collisioni ad alte centralità la descrizione dei modelli idrodinamici che funzionavano a RHIC non descrivono il flusso dei protoni in collisioni centrali. Laggiunta nei modelli di effetti di re-scattering adronico successivi alladronizzazione riescono a riprodurre meglio i dati.

73 Flusso ellittico per quark F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)73 Anche normalizzando al numero di quark (coalescenza) i protoni si discostano dai pioni per alte centralità. Questo non significa necessariamente che la coalescenza non funzioni più ma sicuramente qualcosa manca nei modelli per descrivere gli eventi a più alta densità di partoni.

74 Flusso triangolare (v 3 ) 20/09/ (SQM11) Cracow, Poland74 Nel modello di Glauber il flusso triangolare è atteso dalle fluttuazione dello stato iniziale. Lintesità di ν 3 è fortemente collegata con la viscosità del fluido (shear viscosity, /s). 6) ν 3 ha un comportamento simile a ν 2 : mass splitting crossing point Lintensità è indipendente dalleccentricità, ε 2.

75 Quark number scaling ( ν 3 ) 20/09/ (SQM11) Cracow, Poland ν 2 ν ) ν 3 segue il quark scaling meglio di ν 2. ν 3 vs. n q non funziona a bassi impulsi nelle collisioni centrali.

76 76 periferiche centrali Correlazioni a due particelle (ripresa) Contropicco: Sopressione del jet Spostamento del picco: Risposta del mezzo F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)

77 RHIC jet e v 3 F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)77 S. Bathe PHENIX Overview, QM11 La deformazione apparente del contro- jet si spiega in termini delle correlazioni introdotte dallanisotropia azimutale nel mezzo e non dalla deformazione del jet. No Mach cone!!!!!

78 ALICE jet e v 3 78F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) (ALICE) Phys. Lett. B708, (ALICE) Phys. Lett. B708, (2012) 249

79 Coalescenza vs. (anti-)nuclei leggeri La coalescenza nella formazione dei nuclei leggeri può avvenire a livello barionico (non partonico) se la densità di barioni è molto alta. Una legge esponenziale per la probabilità di ricombinazione del tipo è stata osservata al SPS (Nucl. Phys. B144 (1978) 317, Giacomelli et Al.) e poi a RHIC (prossima diapositiva) dove è stata estesa fino al 4 He( 4 He). F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)79

80 Produzione di anti-nuclei leggeri (STAR) F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)80

81 Antimateria a LHC F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012) 81 Segnali di anti-elio osservati da ALICE in eventi PbPb MB. Alcuni candidati 4 He selezionati. Segnali di anti-elio osservati da ALICE in eventi PbPb MB. Alcuni candidati 4 He selezionati.

82 Flusso del deuterio F. Noferini - Fisica Subnucleare (2012)82 Phys.Rev.C80:064902,2009 Il flusso del deuterio a RHIC è in accordo, entro gli errori, con quello dei protoni una volta riscalato con il numero barionico (coalescenza). A breve si avranno risultati preliminari sui nuclei leggeri anche da ALICE.


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