СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Эксперимент 8
1.1. Установка NA49 на ускорителе SPS (ЦЕРН)............. 8
1.2. Пучковые детекюры и условия триггера............... 10
1.3. Магнитное поле..................................... 12
1.4. Времяпроскционпые камеры ТРС....................... 12
1.5. Калориметры........................................ 14
1.6. Времяпролетный детектор ТОН........................ 16
1.7. Электроника считывания и триггер ТОН............... 18
1.8. Система сбора данных TOF........................... 20
ГЛАВА 2. Обработка экспериментальных данных 23
2.1. Задачи реконструкции событий....................... 23
2.2. Реконструкция треков, вершины взаимодействия и времени пролета частиц.................................. 24
2.3. Геометрическая калибровка времяпролетиого детектора
и амплитудная нормировка сигналов....................... 26
2.4. Коррекция измерений и определение времени пролета частиц.................................................. 30
2.5. Идентификация частиц............................... 35
2.6. Критерии качества треков........................... 37
2.7. Параметризация двумерных dE/dx — тп2 распределений 38
2.8. Построение двумерных pt{mt) — у распределений 40
2.9. Определение коррекций методом моделирования 43
ГЛАВА 3. Спектры частиц п±, /\ ;, р и р в реакциях р+р, р+РЬ и
РЬ+РЬ 48
3.1. Введение........................................... 48
3.2. Построение инклюзивных распределений частиц 51
3.3. Спектры частиц по поперечной массе................. 54
3.4. Систематика параметров наклона спектров............ 61
3.5. Поперечные спектры частиц и радиальные потоки 65
ГЛАВА 4. Спектры частиц р и р в реакции РЬ+РЬ 68
4.1. Введение........................................... 68
4.2. Отбор событий по центральности столкновений........ 69
4.3. Процедура обработки и коррекции данных............. 72
4.4. Спектры частиц по поперечной массе................. 74
4.5. Форма спектров и параметры наклона................. 77
4.6. Выход частиц и отношение р/р....................... 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
ЛИТЕРАТУРА 85
3
ВВЕДЕНИЕ
Столкновение релятивистских тяжелых ионов представляет уникальную возможность для создания и изучения в лабораторных условиях предельно разогретой и плотной ядерной материи. В таком состоянии вещество кардинально меняет свои свойства по сравнению обычным ядерным веществом. Так, теория сильных взаимодействий квантовая хромодинамика (КХД) предсказывает, что при больших плотностях энергии может произойти переход от обычного состояния материи к новому состоянию, так называемой кварк-глюонной плазме (КГП), которая характеризуется как система, состоящая из квазисвободных кварков [1,2]. Главной целью исследований во многих ускорительных центрах было и остается поиск проявлений такого состояния в сильновзаимодействующей материи на ранней стадии ядро-ядерных взаимодействий.
Эксперимент NA49 [3] был спроектирован и создан для исследования рождения адронов во взаимодействиях РЫ-РЬ в пучках ускорителя SPS в ЦЕРН [4]. Большой акссптанс установки для регистрации греков с высоким импульсным разрешением в больших времяпроекционных камерах ТРС и надежной идентификации частиц посредством измерения ионизационных потерь dE/dx и времяпролетных измерений TOF позволили впоследствии существенно расширить программу исследований, дополнив ее экспериментами в нуклон-нуклониых и нуклон-ядериых столкновениях [5] с целью изучения механизма образования частиц в сравнительно элементарных взаимодействиях и влияния холодной ядерной материи на выход частиц.
Рождение адронов при высоких энергиях столкновения возможно изучать на основе анализа импульсных спектров частиц. Распределения
4
по продольному и поперечному импульсам частиц в конечном состоянии являются простейшими характеристиками, несущими информацию о механизме образования частиц.
Настоящая работа посвящена, в основном, определению спектров частиц по поперечному импульсу pt (поперечной массе mt) частиц и анализу их характеристик (параметров). Это обусловлено тем, что поперечные эффекты являются чистым проявлением динамики реакций, так как большая часть продольных импульсов рожденных частиц обусловлена внутренним движением сталкивающихся объектов, в то время как поперечные импульсы генерируются в самих столкновениях.
В диссертации представлены инклюзивные распределения по поперечному импульсу (поперечной массе) заряженных адронов (7г"% тг“, К+, /<”, р и р) во взаимодействиях р+р, p i Pb и РЬ+РЬ при энергии 158 ГэВ на нуклон (158/1 ГэВ), измеренные в эксперименте NA49 на пучках ускорителя SPS в ЦРРН. Спектры были использованы для сравнительного анализа данных, полученных в относительно простых взаимодействиях прогонов и более сложных процессах ядерных столкновений. В частности, обсуждаются следующие основные вопросы:
• поведение (форма и параметры) спектров частиц по поперечному импульсу pt (поперечной массе mt),
• систематика параметров наклона спектров, их зависимость от типа (массы) частиц для различных сталкивающихся систем,
• вклад коллективных радиальных потоков в поперечное движение частиц и, тем самым, в динамику взаимодействия ядер при высоких энергиях.
Поперечные спектры бариопов рири выходы (множественности) этих частиц во взаимодействиях РЫРЬ при энергии 158/1 ГэВ измерены в широкой области центральности в столкновении ядер от периферических
до самых центральных. Основные вопросы в анализе этих данных связаны с эффектами изменения барионной плотности (стоппинга), зависящей от степени центральности столкновения, а также аннигиляции антипротонов.
Представленные в работе данные не направлены прямым образом на поиск кварк-глюон ной плазмы (КГП) [6] и обнаружение се основных признаков в столкновениях релятивистских ядер, таких как повышенный выход странности [7,8], подавление J//ф частиц [9] а также подавление частиц с большими поперечными импульсами [10,11], но их цель, скорее, в реакциях р+р, р+РЬ и РЫРЬ изучить эволюцию в поведении поперечных импульсов, связанном с образованием высокой плотности энергии и барионной плотности (высокой плотности материи) на ранней стадии центральных столкновений релятивистских ионов, которые являются необходимым условием формирования нового состояния материи -кварк-глюоиной плазмы.
Содержание диссертации представлено во Введении и последующих четырех главах.
В главе 1 приводится краткое описание экспериментальной установки ЫА49 и се основных элементов, обеспечивших проведение экспериментов в условиях большого аксептапса, измерения треков частиц с высоким импульсным разрешением и надежной идентификацией частиц.
В этой главе со сравнительно большей подробностью дано описание время пролетной системы, с использованием которой в данной работе были получены результаты физического анализа. Это связано с тем, что создание 900-канального времяпролстпого детектора явилось существенным вкладом Объединенного института ядерных исследований в эксперимент ЫА49.
Принципиальное значение для получения высокого разрешения
6
по времени пролета частиц имеют вопросы калибровки детектора, изложенные в главе 2 вместе с методикой идентификации заряженных частиц, осуществляемых в эксперименте на основе измерений времени пролета в ГОР детекторе с использованием данных по измерению ионизационных потерь частиц во врсмяпроекцпопных камерах ТРС.
В завершении этой главы, посвященной методике обработки экспериментальных данных, представлены также способы определения различных поправок, коррекций и процедуры восстановления поперечных спектров идентифицированных заряженных частиц. Результаты анализа экспериментальных данных, выполненных на основе спектров идентифицированных частиц содержатся в последующих двух главах диссертации.
Глава 3 посвящена изучению образования тг^, К±, р и р в реакциях р+р, р+РЬ и центральных столкновениях ядер РЫ-РЬ при энергии 158Л ГэВ. Обсуждаются выходы частиц, параметры наклона и средние значения поперечных масс, полученных из спектров частиц.
Вопросы образования прогонов и антипротонов в широкой области центральности в столкновениях ядер РЫ-РЬ при энергии 158/1 ГэВ рассматриваются в главе 4. Анализируются, главным образом, измеренные величины для указанных выше характеристик спектров частиц.
Большинство результатов, изложенных в диссертации, было представлено на международных конференциях: "Кварковая материя" Мант, Франция (2002) и Будапешт, Венгрия (2005), ’’Многочастичная динамика” Крым, Украина (2002), ’’Странная кварковая материя” Атлаитик Бич, США (2003) и Кейптаун, ЮАР (2004), ”Ядро-ядерныс столкновения” Москва, Россия (2003).
Основные результаты диссертации опубликованы в работах [12-18].
7
- Київ+380960830922