1 Studio della risonanza K(892)* 0 in ALICE Alberto Pulvirenti Università & INFN Catania 2° Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE Salerno, 30 maggio.

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1 1 Studio della risonanza K(892)* 0 in ALICE Alberto Pulvirenti Università & INFN Catania 2° Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE Salerno, 30 maggio 2006

2 2Sommario Motivazioni fisiche Recenti risultati da RHIC >interpretazioni Studio sui dati simulati in AliRoot >Eventi Pb-Pb: Particle Data Challenge 04 considerazioni sul fondo combinatoriale Conclusioni

3 3 Risonanze adroniche Stati eccitati di particelle >massa maggiore delle particelle con analoga struttura di quark >vita media molto breve (pochi fm/c) stesso ordine di grandezza della vita media della fireball non è possibile distinguere i prodotti di decadimento dalle tracce primarie >decadimento forte K0sK0s K * (892) 0 Massa~497 MeV~896 MeV Vita media~10 –10 s~10 –23 s

4 4 Interazione con la fireball RESCATTERING: >interazione dei prodotti di decadimento della risonanza (in canali adronici) con la fireball >modifica limpulso delle particelle figlie, il che impedisce di ricostruire la risonanza REGENERATION: >interazioni pseudo-elastiche nella fireball possono rigenerare le risonanze Stima dell intervallo di tempo intercorso fra freeze-out chimico e termico. K * measured K * lost Chemical freeze-out Thermal freeze-out K*K* K K*K* K time K K*K* K*K* K K K * measured Modifica delle proprietà della risonanza (massa, larghezza) Restaurazione della simmetria chirale Interazione fra i prodotti di decadimento e la fireball K * lost

5 5 K* allSPS e al RHIC K * (892) 0 signal in Pb+Pb @158 AGeV (NA49 Collaboration) Nucl. Phys. A698 (2002), 487 (K*(892) 0 + K*(892) 0 ) signal @ s nn =200 GeV (STAR Collaboration) Au+Au p+p Phys. Rev. C71 (2005), 064902

6 6 Mass shift in p+p e Au+Au Per bassi p T massa de K* 0 modificata da effetti dinamici nel mezzo, più probabili per bassi p t Larghezza del K* 0 come da predizione MC Au+Au (central collisions) & p+p @ s NN = 200 GeV Star collaboration, Phys. Rev. C71 (2005) 064902

7 7 (K* 0 +a.p.) m T spectra @ s NN =200 GeV p t di risonanze e particelle @ s NN =200 GeV I K* di alto p t sfuggono più facilmente dalla fireball Produzione di risonanze di alta massa in collisioni pp particolarmente violente Le risonanze si disaccoppiano dalla fireball prima delle particelle stabili. Star collaboration, Phys. Rev. C71 (2005) 064902 Star collaboration, nucl-ex/0604019

8 8 p+p e Au+Au @ s NN = 200 GeV Rigenerazione σ(K*) > σ( *) c K* < c * Ipotesi: effetti di rescattering e rigenerazione Rapporto risonanze/non-risonanze Star collaboration, nucl-ex/0604019 dAu puzzle: K*/K soppresso in collisioni d-Au (?) Presentazione C. Markert a Hot Quark 2006

9 9 A. Andronic, P. Braun-Munzinger, J. Stachel, nucl-th/0511071 Deviations from thermal model could be due to rescattering and regeneration after chemical freeze-out The study of short lived resonances produced in heavy ion collisions with the help of models may permit to distinguish between sudden and staged hadronization scenario PPR Vol. II STAR Collaboration, Nucl. Phys. A757(2005) 102 T=163±4 MeV B =24±4 MeV s =0.99±0.07 Fit con modelli termici

10 10 preliminary T = 175 MeV = 4-6 fm/c = 0 fm/c T= 110-130 MeV Dipendenza dei rapporti K*/K e (1520)/ dalla temperatura dei freeze-out chimico e termico, e lintervallo di tempo fra i due. Modello: yield di particelle prodotte termicamente + rescattering phase. NO rigenerazione. G. Torrieri and J. Rafelski, Phys. Lett. B509 (2001) 239 C. Markert, J. Phys. G31 (2005) 1045. > 4 fm/c per T=160 MeV 0-20% most central Au+Au Temperatura e vita media della fireball dai rapporti Temperatura e vita media della fireball dai rapporti (1520) / e K*/K

11 11 Studi sul K* a Catania Studio della risonanza K* in collisioni pp (ACAT 2003) >Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 534 (2004), 189 Studi preliminari della risonanza K* in eventi PbPb: >Internal note ALICE/INT-2003-031 (2003) Ricostruzione del K* in collisioni pp e PbPb per il PPR (chap 6.2) >Internal note ALICE/INT-2005-039 (2005)

12 12 Estrazione segnale K* in collisioni Pb-Pb Dati di riferimento: PDC04 >Eventi HIJING centrali (b = 0 5 fm) >3840 eventi con ESD + Kinematics possibilità di usare una PID perfetta studio specifico del fondo combinatoriale escludendo effetti dovuti a misidentification >15500 eventi con ESD soltanto necessità di usare esclusivamente la PID sperimentale >spettro di massa invariante delle coppie ( - K + ) e ( + K - ) (unlike sign) K*(892) 0 generati / evt = 2100 K*(892) 0 trovabili / evt = 67 S/B ( 2 ) ~ 10 -4 Un K*(892) 0 è definito trovabile se le sue figlie sono state entrambe ricostruite

13 13 Stima del fondo combinatoriale Segnale Background A differenza del caso pp, il picco non è chiaramente visibile Invariant Mass (GeV/c 2 ) Counts/(15MeV/c 2 ) costruzione dello spettro di massa invariante delle coppie ( + K + ) e ( - K - ) >somma: >media geometrica: Tali criteri, nel caso degli studi compiuti in STAR, consentono lestrazione di un segnale più pulito rispetto allevent mixing

14 14 Sottrazione: segnale – background K* peak Background check: >Confronto fra la stima sperimentale del BG e il BG vero, ottenuto costruendo lo spettro di massa invariante di tutte le coppie K di segno opposto, che non vengono dallo stesso K* studio fattibile con gli eventi con cinematica inclusa

15 15 True vs. Exp background true BG / sum exp. BGtrue BG / product exp. BG

16 16 Stima per la correzione sul fondo Metodo applicabile a dati sperimentali 1.Calcolo del rapporto fra spettro unlike sign e spettro like sign nella regione esterna al picco della risonanza (±2 ). contributo K*pairs / BG pairs < 0.002% 2.Fit con una polinomiale di 4° ordine 3.Correzione del fondo like sign mediante la funzione calcolata, 4.Sottrazione del fondo corretto dallo spettro unlike sign Questa correzione non dipende dalla simulazione, e può essere fatta direttamente sui dati sperimentali.

17 17 Correzione sperimentale

18 18 Effetto della correzione

19 19 p t -dependence della correzione La correzione risulta essere importante nella regione di basso p t della coppia Here, the mean is compatible with 1.0

20 20 Confronto True - Exp in HIJING Enhancement del K* Il rapporto fra unlike sign e like sign pairs, costruito con le particelle simulate in HIJING, non presenta lo stesso comportamento riscontrato sulle tracce ricostruite. Leffetto visto sulle tracce viene dalla ricostruzione: >fake tracks? >barrel acceptance? >reconstruction efficiency?

21 21 Check 1: eliminazione delle fake tracks Le fake tracks hanno etichetta negativa >è possibile rimuoverle dal campione studiato La pendenza della distribuzione diminuisce ma non sparisce del tutto Without fakesWith fakes

22 22 Check 2: introduzione di effetti di ricostruzione sulle particelle di HIJING Check 1: introduzione dei limiti di accettanza del barrel centrale Check 2: efficienza di ricostruzione HIJING Tracce Introducendo leffetto dellefficienza di ricostruzione nellevento simulato, il rapporto true BG / like sign BG non è più uguale a 1 PDC 06

23 23 p t <1 GeV/c All p t Massa invariante delle coppie K dopo la sottrazione del fondo corretto mediante polinomiale di 4° ordine, come descritto. 3840 eventi con PID perfetta

24 24 All p t 2<p t <3 K invariant mass distribution after background subtraction 15500 eventi con PID realistica Massa invariante delle coppie K dopo la sottrazione del fondo corretto mediante la tecnica descritta.

25 25 P t (GeV/c) S/B ( 2 )S/ (S+B) (1-year) 0-11.3 10 -4 241 1-21.6 10 -4 155 2-35.8 10 -4 106 3-41.4 10 -3 78 4-52.6 10 -3 69 5-63.3 10 -3 49 6-74.6 10 -3 40 reconstruted/generated Efficienze Perfect ESD P t (GeV/c) S/B ( 2 )S/ (S+B) (1-year) 0-11.1 10 -4 189 1-21.3 10 -4 102 2-35.0 10 -4 64.3

26 26 Conclusioni e prospettive Il segnale del K*(892) 0 è stato estratto in eventi Pb-Pb >il picco risulta rilevabile anche con bassa statistica Negli eventi PDC04 trovata una discrepanza fra la stima sperimentale (like sign technique) del fondo e il fondo vero >introdotto un termine di correzione basato unicamente sul dato sperimentale PID realistica in ALICE (pesi + Bayesian combination): bassa efficienza di ricostruzione per K*(892) di alto p t >NO PID ? >metodi di identificazione di particelle di alto impulso (relativistic rise nella TPC?) Outlook: >studio della risonanza K* sui dati PDC06 p t distributions >investigazione sulla stima del fondo >studio di altre risonanze: Λ* vedi presentazione F. Blanco

27 27

28 28 Check 2: limiti di accettanza Le particelle che cadono fuori dal barrel vengono escluse >…tenendo conto della dipendenza dellaccettanza in η dalla Z del vertice primario. Dopo lintroduzione di questo effetto, la distribuzione calcolata sulle particelle continua ad essere piatta

29 29 Abbondanze relative di e K Sostanziale e sistematica differenza della quantità di particelle positive e negative nel campione delle tracce ricostruite. HIJING particles Reconstructed tracks

30 30 Reconstruction efficiency vs. p t

31 31 Reconstruction efficiency vs. η

32 32 Positive/Negative efficiency ratios

33 33 Introduzione dellefficienza in HIJING Fast simulation: >Simulazione MonteCarlo che introduce gli effetti dovuti allefficienza di ricostruzione (per particella e per carica) nel campione delle particelle generate da HIJING Leffetto rilevato sulle tracce, dopo questo trattamento, appare anche sulle particelle.

34 34 Probability to be a particle of i -type ( i = e, K, p, … ), if the PID signal in the detector is s : Bayesian PID with a single detector C i = a priori probability to be a particle of type i. >depends on the track selection. r(s|i) = conditional probability density functions to get the signal s if a particle of type i hits the detector. >depends on properties of the detector. Both can be extracted from the data. Combination of many detectors brings:

35 35 Comparison of efficiencies for pions and kaons of different charge

36 36 Reconstruction efficiency vs. p t (primaries)

37 37 Reconstruction efficiency vs. η (primaries)

38 38 Ratio of efficiencies for primaries/secondaries

39 39 Primary/secondary efficiency ratio comparison (p t ) primary secondary K primary K secondary

40 40 Primary/secondary efficiency ratio comparison (η) primary secondary K primary K secondary

41 41 Medium in d+Au ? Preliminary *: No rescattering in hadronic d+Au medium K* : Rescattering in hadronic d+Au medium ???

42 42 Predictions of a microscopic model of rescattering and regeneration effects on resonance yields M. Bleicher and H. Stocker J. Phys. G. 30(2004) S111 M. Bleicher and J. Aichelin Phys. Lett. B530(2002)81 Signal loss for K* ~55% 70%