Effetti nucleari sullinterazione particella-nucleo ad alta energia Università degli Studi di Perugia Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali.

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1 Effetti nucleari sullinterazione particella-nucleo ad alta energia Università degli Studi di Perugia Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Dottorato in Fisica XIX ciclo Dottoranda Isabella Marchino

2 Nuclei come micro-rivelatori di effetti di QCD Esperimenti di alte energie ( DESY (HERMES), CERN, JLAB, FERMILAB) 1) Trasparenza di colore 2) Adronizzazione 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 Processo generale per cui un gran numero di adroni viene prodotto nelle interazioni ad alte energie. Manifestazione del confinamento Adronizzazione

3 Il nucleo è costituito da un insieme di centri diffusori (nucleoni) ed agisce come un filtro per i prodotti delladronizzazione Le particelle prodotte per adronizzazione si propagano nel mezzo adronico e re-interagiscono con i nucleoni Occorre conoscere gli effetti del mezzo nucleare No effetti del mezzo nucleare Si effetti del mezzo nucleare Effetto EMC Effetto Cronin temperaturatemperatura little bang tempotempo RHIC fasci di ioni pesanti ( E = 100GeV/nucleone) Lo studio dellinterazione particella–nucleo è fondamentale per la comprensione della diffusione nucleo-nucleo ad alte energie (RHIC) e quindi per studiare eventuali segnali della formazione di un nuovo stato della materia (QGP)

4 Sezione durto totale neutrone-nucleo nella Teoria di Glauber con: dove è la contrazione a due corpi: Matrice densità ad un corpo Matrice densità a due corpi Teorema ottico: in cui lo sfasamento ottico è:

5 Fino ad ora tutti hanno trascurato questi termini di si ottiene per lo sfasamento ottico : la sezione durto totale neutrone-nucleo assume la forma

6 Dati sperimentali da P. V. Murthy et el., Nucl. Phys., B92, 269 (1975); J. Engler et al. Phys. Lett. B31, 669(1970); E.F.Parker et al. Phys.Rev.B31,246(1970); Babaev et al. Phys. Lett. B51, 501 (1974) T.P. McCorriston,Ph.D.thesis, University of Michigan, unpublished (FERMI LAB) Con la teoria di Glauber cè un buon accordo fra dati sperimentali e calcoli teorici, ma ancora non soddisfacente Effetti nucleari: shadowing o effetto ombra

7 Quale fenomeno occorre prendere in considerazione? Un altro effetto nucleare: inelastic shadowing 12 N*

8 P. V. Murthy et al., Nucl. Phys. B92, 269(1975)

9 Valori dei raggi nucleari utilizzati maggiori del 5% rispetto a quelli sperimentali raggio quadratico medio Densità nucleari note con più accuratezza Parametri aggiornati di diffusione NN S.Eidelman et al.,Particle Data Group, Phys. Lett.. B592, 1(2004) Rivisitando il calcolo alla luce delle recenti conoscenze:

10 laccordo fra dati sperimentali e calcoli teorici viene a mancare Rinnovato interesse al problema in relazione a collisioni di ioni pesanti ultrarelativistici (RHIC) Lo studio dellinterazione particella–nucleo è fondamentale per la comprensione di collisione di ioni pesanti soprattutto se gli effetti nucleari diventano rilevanti al crescere dellenergia

11 Qual è lorigine di questa discrepanza? Consideriamo per la prima volta il secondo termine dello sviluppo di cioè gli effetti delle correlazioni a due corpi lo sfasamento ottico assume la forma : Come calcolare ?

12 Si risolve lequazione di Schrödinger per un potenziale realistico Determinante di SlaterOperatore di correlazione M.Alvioli, C.Ciofi degliAtti, H.Morita nucl-th/0506054 Phys.Rev. (in press) Funzioni di correlazione Potenziale di interazione nucleone-nucleone calcolo della sezione durto totale in cui si calcolano gli operatori densità ad un corpo e a due corpi e quindi la correlazione a due corpi, valutati su funzioni donda correlate

13 Risultati dei calcoli della sezione durto mean field

14 M.Alvioli, C.Ciofi degli Atti, I.Marchino, H.Morita, e-print:nucl-th/0510079 Risultati dei calcoli della sezione durto per i nuclei pesanti

15 Conclusioni Considerando effetti nucleari quali lo shadowing elastico, anelastico e le correlazioni NN nello studio della sezione durto totale neutrone-nucleo si ottiene un ottimo accordo fra dati sperimentali e calcoli teorici La sezione durto neutrone-nucleo è un test molto severo per lo studio degli effetti nucleari in quanto esistono dati sperimentali estremamente precisi Prossimo obiettivo Considerare i termini successivi dello sviluppo di cioè le correlazioni a piu corpi