Nuclei come micro-rivelatori di effetti di QCD Esperimenti di alte energie ( DESY (HERMES), CERN, JLAB) 1) Trasparenza di colore 2) Adronizzazione Perché

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2 Nuclei come micro-rivelatori di effetti di QCD Esperimenti di alte energie ( DESY (HERMES), CERN, JLAB) 1) Trasparenza di colore 2) Adronizzazione Perché si utilizzano i nuclei?

3 Trasparenza di colore Previsione della QCD: la configurazione a 3q ha dimensioni minori di quelle del nucleone e, propagandosi nel mezzo, interagisce debolmente rispetto a un nucleone A(e,ep)XDiffusione quasi elastica ad alti : Funzione donda del nucleone N 3q: dimensione minore di un nucleone Rivelatore dimensioni di un nucleone Ciò che viene rivelato direttamente è il protone nelle sue normali dimensioni Lo stato (3q) viene studiato tramite le interazioni col mezzo

4 Adronizzazione Processo generale per cui un gran numero di adroni viene prodotto nelle interazioni ad alte energie Manifestazione del confinamento Come è stata studiata classicamente? Diffusioni Da questi processi si riesce ad imparare poco riguardo lo sviluppo spazio-temporale dei meccanismi di adronizzazione

5 Bersagli nucleari Il quark colpito e le particelle prodotte per adronizzazione si propagano nel mezzo adronico e re-interagiscono con i nucleoni FSI Linterazione nello stato di finale permette di ottenere informazioni sui meccanismi di produzione adronica Diffusioni leptone-nucleo La scala di adronizzazione e i meccanismi di reazione possono essere studiati tramite la diffusione profondamente anelastica (DIS) su nuclei Il nucleo è costituito da un insieme di centri diffusori (nucleoni) ed agisce come un filtro per i prodotti delladronizzazione Il nucleo permette di sfruttare le re-interazioni tramite i nucleoni, che sono centri di scattering multiplo separati da distanze di 1-2 fm

6 X N h asse z Nucleo come filtro FSI meccanismi di adronizzazione X N h Adronizzazione nel nucleo Adronizzazione fuori dal nucleo X N h

7 Modelli di adronizzazione Modello di stringa di colore Evoluzione spazio-temporale della stringa numero di mesoni prodotti Sezione durto efficace FSI Linterazione quark+particelle prodotte-nucleoni si esprime tramite una sezione durto efficace dipendente dal tempo (e dal modello utilizzato) Linterazione nucleone-nucleoni nel nucleo residuo si esprime tramite una sezione durto costante FSI

8 Il quark colpito perde energia radiando gluoni Modello di radiazione di gluone Numero di gluoni radiati in funzione del tempo (dipende anche da ) gluone coppia mesone Sezione durto efficace nei due modelli Modelli di adronizzazione Dipendenza dal modello utilizzato

9 Rivelazione di adroni prodotti per adronizzazione in processi semi-inclusivi leptone-nucleo A(e,eh)X A X h

10 CURRENT FRAGMENTATION: la particella rivelata viene prodotta dalladronizzazione del leading quark (il quark che ha interagito direttamente col fotone virtuale) leading hadron production (HERMES @ HERA) A h q qq A-1 N X Importanza del moto di Fermi del nucleone nel nucleo A A(e,eh)X

11 TARGET FRAGMENTATION: la particella rivelata viene prodotta dalladronizzazione del di-quark (che non ha interagito direttamente col fotone virtuale) produzione di nucleoni lenti Importanza del moto di Fermi del nucleone nel nucleo A A h q qq A-1 N X A(e,eh)X

12 Particella veloce Particella lenta, Frazioni di energia degli adroni prodotti X N h A A-1 Current fragmentation X N h q qq Target fragmentation N q qq h X

13 Invarianti che descrivono il processo Variabile di Bjorken Nucleone liberoNucleone legato nel nucleo Frazione di energia portata dalladrone h Nucleone liberoNucleone legato nel nucleo Current fragmentation Target fragmentation

14 Rapporto di molteplicità di HERMES Processo in cui si rivela il leading hadron PDF (funzioni di distribuzione partonica) : probabilità che un quark abbia una frazione di momento pari a FF (funzioni di frammentazione) : probabilità che il quark h abbia una frazione di energia (rispetto al fotone virtuale) pari a

15 Rapporto di molteplicità di HERMES Fattorizzazione nel prodotto di PDF e FF Rapporto di molteplicità Se non ci fossero effetti nucleari sarebbe 1 SIDIS : Studio delle modifiche delle funzioni di distribuzione partonica e delle funzioni di frammentazione dovute al mezzo nucleare Studio dei meccanismi di adronizzazzione allinterno del mezzo adronico

16 Rapporto di molteplicità Modelli per le PDF e FF nel nucleo A Modelli per ladronizzazione

17 Modello del deconfinamento: rescaling di Q 2 i quark nei nucleoni legati hanno accesso a una regione di spazio più grande che nei nucleoni liberi Fattore di rescaling Non si tiene conto del moto di Fermi dei nucleoni nel Nucleo A

18 Modello di convoluzione Le variabili x e z sono modificate per gli effetti del Moto di Fermi p = quadrimpulso del nucleone colpito (off-shell) x z g

19 Modello di convoluzione Effetti del moto di Fermi da inserire nel Rapporto di Molteplicità ADRONIZZAZIONE Distribuzioni di momento distorte, con la sezione durto efficace per linterazione debris-nucleoni dipendente dal tempo

20 Produzione di nucleoni lenti nel nella diffusione profondamente anelastica semi-inclusiva (SIDIS) di leptoni su nuclei 1) Processo semi-inclusivo in target fragmentation 2) Processo spettatore con lemissione di una coppia correlata di nucleoni Possibili modifiche della funzione di struttura nel mezzo nucleare (effetto EMC) Meccanismi di adronizzazione

21 Processo spettatore Processo spettatore Emissione di una coppia correlata: una coppia correlata di nucleoni viene emessa e viene rivelato il nucleone lento, emesso a causa del rinculo Come si modifica rispetto a quella libera? Processo spettatore in PWIA (no FSI) Moto di Fermi

22 Funzione di struttura nucleare nel processo spettatore con una coppia correlata Funzione spettrale a due corpi: probabilità congiunta di trovare in un nucleo due nucleoni con momenti e ed energia di rimozione E

23 Modelli per la Funzione Spettrale a due corpi Modello 2NC (two-nucleon correlation model) Modello 2NC extended Dopo che il nucleone 1 è istantaneamente rimosso dal nucleo A, il sistema residuo di (A-1) nucleoni decade nel sistema composto dal nucleone 2 e dal sistema residuo di (A-2) nucleoni si assume che il centro di massa della coppia correlata sia a riposo si tiene conto anche del moto del centro di massa della coppia correlata In entrambi i modelli si assume che (A-2) sia nello stato fondamentale

24 Modello 2NC (two-nucleon correlation model) Modello 2NC extended momento di cono luce del nucleone colpito Il moto del centro di massa elimina la fattorizzazione del modello 2NC Risultati per il processo

25 Workshop on Parton propagation through strongly interacting matter ECT* 2005

26 Processo spettatore + FSI Somma coerente: cè anche il contributo di interferenza

27 Differenza nelloperatore di Glauber S, che rappresenta la FSI

28 Calcoli numerici per ottenere la sezione durto con la FSI Contributo del processo in Target Fragmentation

29 Prossimi obiettivi Calcolo del rapporto di molteplicità di col modello di convoluzione per tenere conto del moto di fermi Introduzione delladronizzazione nel rapporto di molteplicità utilizzando la sezione durto efficace dipendente dal tempo Rapporto di molteplicità di HERMES Produzione di protoni lenti Calcolo della sezione durto con la FSI + adronizzazione Calcolo del contributo del processo in Target Fragmentation per la produzione di protoni lenti