Содержание к диссертации
Введение
1 Корреляционные эффекты в столкновениях нуклонов и ядер при высоких энергиях 17
1.1 Особенности процессов столкновения нуклонов и ядер при высоких энергиях 17
1.2 Модель цветовых струн и явление слияния 19
1.3 Наблюдаемые величины и корреляции между ними . 25
1.4 Дальние корреляции как метод исследования взаимодействия струн 29
2 Анализ экспериментальных данных по дальним корреляциям 31
3 Моделирование нуклон-нуклонных столкновений при помощи генератора событий PYTHIA 37
3.1 Описание и физическая модель генератора событий PYTHIA 37
3.2 Коллективные эффекты в PYTHIA 40
3.3 Результаты моделирования экспериментальных данных при помощи PYTHIA 41
4 Моделирование ядро-ядерных столкновений при помощи генератора событий PSM 47
4.1 Партонно-струнная модель PSM 47
4.2 Параметры и настройка PSM-1.0 и PSM-2.0 51
4.3 Моделирование РЪРЪ и АиАи столкновений 55
5 Результаты моделирования для LHC 59
5.1 Расчеты рр и РЪРЪ для LHC и сравнение моделей 59
5.2 Предложения по дальнейшей разработке PYTHIA и PSM . 61
Выводы и заключение 64
- Модель цветовых струн и явление слияния
- Дальние корреляции как метод исследования взаимодействия струн
- Коллективные эффекты в PYTHIA
- Параметры и настройка PSM-1.0 и PSM-2.0
Введение к работе
Актуальность работы
В конце 2009 года в Европейском Центре Ядерных Исследований (ЦЕРН, CERN) был осуществлен запуск Большого адронного коллайдера (БАК, LHC) в режиме протон-протонных столкновений. Был произведен сбор данных для столкновений с энергией в системе центра масс 900 ГэВ, а в начале 2010 года энергии достигли рекордных значений 7 ТэВ. В дальнейшем к экспериментальным возможностям LHC должны добавиться встречные пучки ядер свинца с энергией вплоть до 5.5 ТэВ на нуклон.
Одним из многообещающих инструментов для анализа нуклон-нуклонных и ядро-ядерных столкновений при высоких энергиях может служить метод так называемых дальних корреляций. Дальние корреляции могут могут быть признаком нового физического явление слияния кварк-глюонных струн, которое было предсказано М. Брауном и К. Па-харесом и которое может служить основным процессом начального этапа столкновения адронов, ведущим к образованию КГП. Поиск и исследование дальних корреляций в ядро-ядерных столкновениях между наблюдаемыми величинами, измеренными в разных интервалах быстрот, были предложены в СПбГУ для эксперимента ALICE на БАК и прошли проверку с использованием данных эксперимента NA49. Предложения вошли в физическую программу исследований ALICE [1].
Цель работы
Основной целью данной работы является анализ особенностей имеющихся экспериментальных данных по корреляции среднего поперечного импульса и множественности заряженных частиц в нуклон-нуклонных и ядро-ядерных столкновениях в широком диапазоне энергий ускорителей от ISR (CERN) до Tevatron (Fermilab) с целью поиска новых явлений при энергиях LHC в CERN. Основным подходом к анализу корреляций в данной работе является моделирование событий программными генераторами PYTHIA и PSM.
Были поставлены следующие задачи:
Моделирование и анализ экспериментальных данных существующих экспериментов по нуклон-нуклонным и ядро-ядерным столкновениям в широкой области энергий столкновения (ускорители SPS. RHIC, Tevatron) от 17 ГэВ до 1.8 ТэВ при помощи метода дальних (pt)Nch - Nch корреляций.
Моделирование и предсказания корреляционных функций для энергий ускорителя LHC для нуклон-нуклонных (10 ТэВ) и ядро-ядерных (5.5 ТэВ на нуклон) столкновений.
Научная новизна работы
В диссертации получены следующие новые результаты:
При помощи анализа экспериментальных данных методом дальних корреляций выявлена важная роль коллективных эффектов как в ядро-ядерных столкновениях, так и в нуклон-нуклонных процессах. Показано, что только увеличение роли коллективных явлений в 1.5 раза, рассматриваемых в генераторе событий PYTHIA в виде дополнительных процессов цветовых взаимодействий, позволяет получить удовлетворительное описание данных по корреляции среднего поперечного импульса и множественности заряженных частиц в рр и рр столкновениях в широком диапазоне энергий ускорителей от ISR до Tevatron с единым набором параметров.
Данный анализ позволил также экстраполировать результаты на область энергий LHC. Впервые проведены расчеты дальних {pt)Nch ~ Nch корреляций и сделан ряд предсказаний для эксперимента ALICE для нуклон-нуклонных и ядро-ядерных столкновений при энергий ускорителя LHC. Предсказывается рост коэффициента корреляции с ростом энергии, ожидается сравнение полученных результатов с экспериментальными данными.
Научная и практическая ценность работы
Результаты анализа данных по корреляции (pt)Nch ~ NcflJ быстротным и импульсным распределениям, полученным в нуклон-нуклонных столк-
новениях, важны для разработки и модификации как теоретических моделей, так и программных генераторов событий. Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных в работе результатов определяется широкой известностью и повсеместным использованием программного генератора событий PYTHIA. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах. Сделанные выводы не противоречат фундаментальными законам и теориям. Результаты нашли подтверждение в анализе экспериментальных данных.
Апробация работы и публикации
Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах кафедры ядерной физики, кафедры физики высоких энергий и элементарных частиц, лаборатории физики сверхвысоких энергий НИИ физики им. В.А.Фока физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета, на рабочих совещаниях коллаборации NA49 в Институте физики тяжелых ионов (GSI) в Дармштадте (Германия, ноябрь 2002 г.) и в Европейском центре ядерных исследований (CERN) в Женеве (Швейцария, октябрь 2003 г., июнь и октябрь 2009 г.), в рамках 14ой Международной конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, декабрь 2005 г.), на школах и конференциях по физике высоких энергий в Аронсборге (Швеция, июнь 2006 г.), в Спатинде (Норвегия, январь 2008 г.), на рабочих совещаниях и физических форумах коллаборации ALICE в Эриче (Италия, декабрь 2005 г.) и в Женеве (октябрь 2006 г., март 2008 г.), на Балдинском семинаре в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне (сентябрь 2006 и 2008 гг.) и в Курчатовском институте (Москва, март 2009 г.)
Структура и объем работы
Модель цветовых струн и явление слияния
В простейшей струнной модели [2]- [7] струны образуются в результате взаимодействия партонов, составляющих сталкивающиеся при высоких энергиях нуклоны, и затем распадаются, образуя кварк-антикварковые пары во всей области быстрот. Первичные частицы далее распадаются на вторичные и происходит лавинообразный процесс адронизации — рождение адронных струй. Рассмотрим подробнее процесс образования цветовой струны. Опи шем взаимодействие кварка и антикварка как движение двух безмассовых частиц в рамках классической механики [8,9]. В пространственно-временном представлении гамильтониан Н запишем в виде где Т — оператор кинетической энергии, V — оператор потенциальной энергии, pi,2 — импульсы частиц, а х\ их координаты. Частицы движутся со скоростью света, соответственно уравнение движения записывается следующим образом Постоянная величина к = является силой из модели Швингера. Знак зависит от расположения частицы относительно другой. Плюс соответствует частице, движущейся слева направо на Рис. 1.3 и Рис. 1.4 , минус — справа налево. В исходной системе координат х = ± и Е = ±р и лоренцовский сдвиг /3 описывается так Таким образом, взаимодействие частиц инвариантно относительно преобразований Лоренца Итак, образованную струну можно изобразить в виде конуса в пространстве-временном представлении, как на Рис. 1.3. Движение струны схематически показано на Рис. 1.4. Кварк-антикварковая пара до и д0 образуется в момент времени to и движется вдоль оси х. Диагональ ные линии представляют собой кварки, заштрихованная площадь между ними — поле цветового взаимодействия. Горизонтальная линия таким образом соответствует струне, натягиваемой между кварком и антикварком. В момент времени ti энергии струны достаточно для образования второй кварк-антикварковой пары q1 яЩ. На Рис. 1.5 схематически показано, как при этом образуется два обрывка струны — два заштрихованных участка, содержащих цветовое поле. И так далее, каждая новая струна в свою очередь натягивается и распадается, рождая очередную кварк-антикварковую пару и теряя при этом энергию.
В результате этого последовательного процесса из рождаемых кварков и антикварков образуются отдельные адроиы и струи (jets) — выделенные направления с высокой плотностью частиц (Рис. 1.6). Рассмотренная выше картина приводилась для случая взаимодействия безмассовых частиц. Для описания рождения и распада струн, образуемых тяжелыми кварками, следует использовать не прямые, лежащие на мировой линии, а гиперболы (Рис. 1.7). При этом в целом общая картина сохраняется. В рамках данной модели образование цветовых полей массивных кварков описывается как туннельный эффект, и такой подход позволяет объяснить подавление выхода странных частиц и J/ф (т.е. малую вероятность образования тяжелых кварков). Детально эти процессы описаны в работе [8]. Итак, струна является цветовым полем, сжатым в трубку между кварком и антикварком, движущимися в противоположных направлениях. Струна имеет ненулевой радиус и определенную длину, т.е. обладает физическими пространственным координатами. В лобовом столкновении протонов при энергии свыше 1 ГэВ длина волны Де Бройля составляет 1 фм, что меньше диаметра самого протона. Это позволяет нам рассматривать столкновение кварков, составляющих нуклоны, как столкновения отдельных партонов. Таким образом, в простейшем протон-протонном столкновении взаимодействуют как минимум шесть валентных кварков, а кроме того морские кварки, количество которых зависит от энергии столкновения. При повышении энергии растет вероятность столкновения, а значит образуется большее количество струн. Например, при энергии столкновения протонов равной 200 ГэВ в среднем рождаются две струны. С увеличением энергии нуклонов либо атомного номера сталкивающихся ядер число образующихся струн растет и они могут перекрываться, образуя кластеры. При этом критическим является вопрос о существовании взаимодействия между перекрывающимися струнами [10]. Взаимодействие струн — сложный процесс, и к его объяснению можно подходить с различных точек зрения. Соответственно существует ряд моделей, претендующих на описание этого явления. В рамках данной работы используются три основных подхода. Во-первых, это модель независимых струн. В ее рамках струны считаются невзаимодействующими. Эта модель представлена в данной работе в составе других моделей в виде нулевого эффекта взаимодействия струн. Как будет показано далее, модель независимых струн не позволяет описать как корреляционные картины, так и более простые наблюдаемые величины, получаемые в анализе экспериментальных результатов. Вторая представленная модель — это модель множественных взаимодействий, реализованная в рамках генератора событий PYTHIA.
Струны в данной модели рассматриваются по очереди, рождающиеся одна за другой в последовательных взаимодействиях. Каждое взаимодействие с определенной вероятностью образует глюонную струну, и каждая новая струна в свою очередь с определенной вероятностью либо попадает в состав предыдущей струны, либо остается независимой. Подробнее см. Главу 3. Третья модель в данной работе — модель слияния (и более общая — модель перколяции) струн [11], являющаяся основой генератора PSM. В рамках этой модели струны изначально образуются независимо друг от друга, а затем их перекрытия в пространстве рассматриваются как полностью или частично слившиеся в одну струны. Подробнее см. Главу 4. В любом из сценариев взаимодействующие струны связываются в одну, образуя новые струны. Они обладают другими квантовыми характеристиками и соответственно распадаются и излучают не так как независимые струны (см. ссылки в Главе 4). Как было показано выше, цветовая струна образуется и распадается, при этом испуская по всей длине быстроты и в различных направлениях множество частиц с различными поперечными импульсами. При этом основными наблюдаемыми величинами являются: сорта и заряды испускаемых частиц, множественность, углы вылета частиц, их быстроты и псевдобыстроты, импульсные и быстротные распределения, флуктуации среднего поперечного импульса, флуктуации множественности и пр., а также различные комбинации этих величин. Введем определения быстроты и псевдобыстроты, используемые в
Дальние корреляции как метод исследования взаимодействия струн
В модели невзаимодействующих струн корреляции не должны наблюдаться, т.к. каждая струна испускает частицы со случайным импульсом по всей длине в области быстрот и импульс не зависит от множественности. При слиянии струн картина меняется, т.к. наряду с простыми струнами в образовании частиц участвуют и составные струны. В рамках модели множественных взаимодействий, описанной в Главе 3, эффект появления (pt)Nch — Nch корреляции объясняется тем, что вновь образующиеся струны могут в процессе образования попадать в состав уже существующих струн. Этот процесс в разных версиях генератора событий PYTHIA описывается несколько отличающимися друг от друга моделями цветового взаимодействия струн (colour annealing, colour reconnection и т.д.) Модель перколяции струн предназначена для более детального опи-сывания процесса их взаимодействия, но на данный момент полностью не реализована в виде программного кода. Взаимодействие струн в данной модели также приводит к изменению корреляционной картины, к росту коэффициента корреляции. Подробно существующая модель слияния струн представлена в Главе 4. В общем случае взаимодействие струн влияет на {pt)Nch — Nch корреляции за счет изменения конфигурации и квантовых характеристик струн. Использование корреляционного анализа было предложено в качестве метода исследования процессов слияния струн и включено в физическую программу эксперимента ALICE на LHC [25]- [26]. Именно (pt)Nch — Nch тип корреляций является основным инструментом в рамках данной ра боты. В области порога перколяции будут наблюдаться сильные флуктуации числа струн. От события к событию число источников сильно меняется и как результат — меняются значения наблюдаемых величин. В подобных условиях при взаимодействии струн будут проявляться корреляции этих значений наблюдаемых величин в удаленных по быстроте окнах. Таким образом, факт появления дальних корреляций может использоваться как сигнал о повышении плотности струн на единицу площади поперечного сечения взаимодействия, что в свою очередь может привести к образованию кварк-глюонной плазмы [25]- [26].
Еще одно преимущество метода дальних корреляций заключается в том, что в его рамках автоматически отбрасываются тривиальные короткие корреляции, возникающие в других процессах, таких как, например, резонансный распад или образования нескольких струй (jets). Первые указания на ненулевую {pt)Nch Nch корреляцию были получены в экспериментах с космическими лучами [27]. Далее эти результа ты получили подтверждение в экспериментах на различных ускорителях (краткий обзор ускорителей и экспериментов приведен в Приложении А) На Рис. 2.1 приведены данные различных коллабораций для различных окон по (псевдо-)быстроте [28]- [36]. Анализ экспериментальных данных по столкновениями протонов и антипротонов показывает наличие общих особенностей и закономерностей [37]: при малых энергиях (до 40 ГэВ) корреляция отрицательная, с увеличением множественности частиц их средний импульс падает; коэффициент корреляции (наклон графика) растет с ростом энергии, от отрицательных значений к положительным, пересекая нуль в районе 40 ГэВ; при больших множественностях и высоких энергиях зависимости выходят на «плато»; все графики начинаются со ступеньки — небольшого участка, на котором средний поперечный импульс не зависит от множественности.
Особенностью также является то, что все экспериментальные данные делятся на две группы в зависимости от значения pt при Nch —У 0. Одна группа со значением pto — 0.32 содержит результаты экспериментов при энергиях столкновений 17, 31 и 540 ГэВ, вторая группа со значением Pto - 0.375 соответствует энергиям 19, 63, 200 и 900 ГэВ. Обращает на себя внимание тот факт, что закономерной зависимости от энергии нет, к обеим группам относятся как данные при низких энергиях, так и при высоких, что дает основание предположить, что разница здесь заключается в методах обработки экспериментальных данных и, видимо, свидетельствует о наличии систематических погрешностей [28]. В работах [37] и [28] для описания и анализа экспериментальных данных используется модель эффективного мульти-померонного обмена (ЕРЕМ). Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что в ЕРЕМ используется эффективный учет взаимодействия струи, образующихся при обмене помероном (или несколькими померонами) в столкновении протонов и антипротонов. Варьируя параметр /3, контролирующий коллективные эффекты, возможно с достаточной точностью повторить поведение корреляционных функций {pt)Nch — Nc}ly как показано на Рис. 2.2. Зависимость параметра /3 от энергии достаточно плавная (Рис. 2.3), что
Коллективные эффекты в PYTHIA
Эффекты коллективности в PYTHIA управляются двумя параметрами. Один из них (PARP(86)) соответствует вероятности того, что дополнительное взаимодействие, в рамках ММВ, рождает глюонную пару, которая либо образует глюонную петлю, либо описывается вторым пара метром (PARP(85)). Второй параметр (PARP(85)) есть вероятность того, что образованная в дополнительном взаимодействии глюонная пара не формирует отдельные струны, а попадает в состав уже существующей, ближайшей струны, что примерно соответствует механизму слияния струн. По умолчанию значение PARP(86) равно 66%, таким образом только две трети взаимодействий приводит к образованию струп. А величина PARP(85) равна 33%, т.е. половина этих струн в результате соединяются между собой. Влияние значения вероятности слияния струн (при фиксировании остальных параметров) для рр столкновений при энергии 900 ГэВ представлено на Рис. 3.2. Корректное описание корреляций в элементарных процессах является важным элементом базового анализа более сложных явлений. Для моделирования и анализа нуклон-нуклонных столкновений при помощи PYTHIA был разработан ряд программных пакетов (например, см. Приложение В). Модуль PYTHIA версии 5.5 использовался в рамках генератора событий PSM, который в свою очередь был настроен для описания экспериментальных данных по среднему поперечному импульсу, средней множественности и их распределениям в широком спектре энергий сталкивающихся протонов и ядер от 17 ГэВ до 1.8 ТэВ [48,49]. В качестве примера на Рис. 4.4 в Главе 4 звездочками представлена зависимость среднего поперечного импульса от энергии сталкивающихся протонов, рассчитанная в рамках PSM. Для корректного описания энергетической зависимости средних поперечных импульсов в PSM был вставлен по роговый эффект включения жестких процессов. Для этого искусственно увеличиваются значения поперечных импульсов кварков на концах струн.
При этом генератор PYTHIA v5.5 используется в самом простом варианте, без включения учета дополнительных процессов таких, как дифракция, рождение частиц с малым поперечным импульсом и пр. Как видно на Рис. 3.3, результаты моделирования (pt)Nch Nch корреляции для столкновений рр и рр для различных энергий от 17 до 900 ГэВ в рамках PSM на основе PYTHIA v5.5 показывают, что при правильном описании средних величин PYTHIA v5.5 не в состоянии дать описания корреляционных явлений: вид рассчитанных корреляционных функций оказывается близким для всех энергий от 32 до 900 ГэВ, что отличается от экспериментальных данных Рис. 2.1. Проблема с описанием корреляционных данных в рамках PSM более подробно исследовалась в работах [41,42]. На Рис. 3.4 приводится пример расчета с учетом и без учета жестких процессов в PSM на основе PYTHIA v5.5 для энергии столкновений 900 ГэВ. Очевидно, что скачок pt в области Nch от 10 до 20 частиц зависит от включения жестких процессов. Ранее для получения хороших результатов для величины среднего поперечного импульса жесткие процессы рамках PSM на основе PYTHIA v5.5 были настроены авторами так, чтобы описывать средние значения, при этом {pt)Nch—Nch корреляции совсем не рассматривались. В данной работе были проведены также исследования (pt)Nch — Ncjt корреляций для столкновений рр при помощи более современной версии генератора событий PYTHIA v6.325 в виде отдельного пакета. Было показано, что и PYTHIA v6.325 с настройками по умолчанию не дает правильного описания корреляционных функций (например, [32,44], а также [41,42]). В связи с этим было проведено исследование влияния эффектов коллективности, присутствующих в PYTHIA v6.325 на {pt)Nch — Nch корреляции. Шел поиск такого набора значений параметров, который бы позволил описать корреляционные функции для как можно более широкой области энергий рр столкновений.
Такой набор был найден, он выделен жирным шрифтом в Таблице 3.1. В данном случае все исследуемые процессы включены, вероятности образования и слияния струн равны 95% и 90% соответственно. Некоторые результаты представлены на Рис. 3.5, приведено сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных для столкновения рр при энергиях 200, 540 и 900 ГэВ. Было показано, что корректное описание (рь)ысН Nch корреляции можно получить [42] путем настройки параметров PYTHIA и при использовании усиления роли коллективных эффектов в модели в виде цветовых корреляций глюонных струн [39], включенных в PYTHIA v6.325. Для энергий ниже 200 и выше 900 ГэВ этот набор параметров не работает. В частности, для 1800 ГэВ наблюдается слишком резкий рост поперечного импульса по сравнению с экспериментальными данными, Рис. 3.6 слева. Более близкие к экспериментальным данным значения можно получить, выключив упругое рассеяние, дифракцию и полужесткие процессы КХД, а также уменьшив вероятности образования и ели Таблица 3.1: Таблица параметров MC генератора событий PYTHIA, используемых в данной работе. MSUB(91) — упругое рассеяние. MSUB(92) и MSUB(93) дифракция одного из нуклонов, MSUB(94) — двойная дифракция, MSUB(95) рождение частиц с низким pt и MSUB(96) соответствует полужестким процессам КХД. Также представлены значения параметров PARP(85) и PARP(86), описанных в тексте [37,42]. яния струн. Однако при этом множественность все еще недооценивается генератором PYTHIA, что требует дальнейших исследований данных при 1800 ГэВ. На Рис. 3.6 справа показано сравнение корреляционной функции с моделью ЕРЕМ. Влияние значения вероятности слияния струн (при фиксировании остальных параметров) для рр столкновений при энергии 900 ГэВ представлено на Рис. 3.2. Это явление объясняется сильной чувствительностью (pt)Nch — Nch корреляций к цветовым взаимодействиям [40]. Случай независимых струн соответствует отсутствию слияния. На Рис. 3.2 это нижняя кривая (pt)Ncll — ch- Наблюдается рост pt с увеличением количества заряженных частиц, а далее, в области множественности выше 20 частиц, поперечный импульс остается неизменным, что образует плато. С увеличением вероятности слияния струн сильнее проявляются эффекты коллективности [40,45,50]. Все сказанное выше дает основания экстраполировать предсказания теории ЕРЕМ на протон-протонные столкновения при энергиях LHC-ALICE (5.5 ТэВ и 14 ТэВ). Подробнее см. Главу 5.
Параметры и настройка PSM-1.0 и PSM-2.0
PSM был разработан на основе PYTHIA v5.5 в комбинации с JETSET v7.3 для моделирования нуклон-ядерных и ядро-ядерных столкновений [46]- [48]. Эта версия PSM, датируемая 1991 годом, в данной работе по-мечена как PSM-1.0. Как PYTHIA, так и сам PSM, содержат множество параметров, переключателей и переменных, позволяющих настраивать практически все аспекты физической модели, заложенной в генераторах. Основные используемые параметры PYTHIA были подробно описаны в разделе 3.2. Используемые в PSM значения переменных PYTHIA представлены в Таблице 4.1. Некоторые другие параметры и их значения представлены в Таблице 4.2. В их число входит переменная VCUT, отвечающая за обрезание pt снизу. Анализ корреляционной картины в зависимости от значения VCUT представлен на Рис. 4.3. В данной работе по умолчанию используются все эти эффекты, кроме тех случаев, где это указано особо. На Рис. 4.4 представлены результаты моделирования среднего поперечного импульса в центральной области быстрот в рр столкновениях при различных энергиях, которые использовались для настройки и параметров PSM. Видно, что включение учета жестких процессов и процессов распада резонансов позволяет получить значение pt, сравнимое с экспериментальными данными. Кроме того, были получены псевдобыстротные распределения для РЬРЬ столкновений при энергии LHC ( 5.5 TeV) — они также соответствуют статье [48], диаграмма на Рис. 4.5 слева. На правой диаграмме показаны распределения с учетом и без учета слияния струи, однако без перерассеяния. Очевидно, распределение с большей множественностью Результаты моделирования среднего поперечного импульса в центральной области быстрот в рр столкновениях при различных энергиях, которые использовались для настройки и параметров PSM. Звездочками указаны экспериментальные значения среднего поперечного импульса при заданной энергии [48]. Различными точками отмечены результаты моделирования PSM при различных комбинациях параметров. Закрашенные точки соответствуют расчетам с учетом слияния струн. Сплошной линей показан результат моделирования с учетом всех параметров, наиболее хорошо описывающий эксперимент. соответствует расчетам без слияния струн. Версия PSM-2.0 отличается от PSM-1.0 тем, что старые PYTHIA и JETSET были заменены на последнюю версию PYTHIA v6.4xx. На данный момент PSM-2.0 не является полностью рабочим генератором, некоторые технические проблемы с блоком HARD еще до конца не решены. Основные представленные результаты были получены при помощи первоначальной версии PSM-1.0, если PSM-2.0 не указан в качестве источника данных.
Первоначальные расчеты, полученные при помощи PSM, для рр столкновений различных энергий и для тяжелых ионов энергий RHIC, показали хорошее соответствие экспериментальным данным [47]. В работе [24] была произведена модификация генератора для получения информации о дальних корреляциях. На выходе генератора создается псевдотрехмерный массив, содержащий сведения об интервалах быстроты и поперечного импульса, и о количестве попавших в этот интервал частиц. Были сделаны первые предсказания корреляционных функций для LHC, было показано уменьшение множественности от 8000 до 3000 частиц в единичном интервале быстрот. На Рис. 4.6 приведен пример {Vt)Nch Nch корреляций, видно, что величина поперечного импульса возросла примерно в полтора раза. На Рис. 4.7 представлены распределения псевдобыстрот заряженных частиц, образующихся при столкновении АиАи на ускорителе RHIC. Приведены результаты моделирования PSM для энергий 130, 200 ГэВ (эксперимент PHOBOS) и 62.4 ГэВ (эксперимент STAR), а также соответствующие экспериментальные данные [51]. Недостаток экспериментальных данных по дальним корреляциям не позволяет произвести детальное сравнение и анализ модели. На Рис. 4.8 и 4.9 представлены результаты моделирования дальних {pt)Nch — Nch корреляций для столкновений РЬРЪ и АиАи при энергиях 200 и 900 ГэВ на нуклон в системе центра масс при включенном и выключенном пара PSM Л FUSION А—. PSM without FUSION і-о— метре учета слияния цветовых струн. Сравнение с экспериментальными данными позволит сделать вывод о явлении слияния струн, т.к. эффект их влияния на поведение корреляционной функции очевиден. Средний поперечный импульс растет, а средняя множественность уменьшается примерно в полтора раза.
Полученные результаты для энергий 5.5 ТэВ в центральном окна по псевдобыстроте можно увидеть на Рис. 5.1. По результатам настройки генератора событий PYTHIA было проведено моделирование рр столкновений при энергиях 14 ТэВ (LHC). Краткий обзор ускорителей и экспериментов на LHC приведен в Приложении А. Полученные результаты представлены на Рис. 5.1. Для сравнения на рисунке приведены результаты предсказания ЕРЕМ. Видно, что модели отличаются в описании корреляций при высоких энергиях. На Рис. 5.2 приведены результаты моделирования РЬРЬ столкновений при помощи генератора событий PSM при энергиях 5.5 ТэВ на нуклон в системе центра масс с учетом и без учета эффекта слияния струн. При статистике всего в две тысячи событий видно, что корреляционные функции качественно отличаются. В случае слияния струн средний импульс частиц примерно в полтора раза больше, а средняя множественность в полтора раза меньше, чем в случае независимых струн, что соответствует исследованиям, описанным в Главе 4. Коэффициент корреляции
