Введение к работе
Актуальность работы
Доступные в настоящее время экспериментальные данные по протон-ядерным и ядро-ядерным столкновениям при релятивистских энергиях указывают на новые эффекты, не наблюдаемые в протон-протонных взаимодействиях. На спектр частиц, образующихся в ядро-ядерных столкновениях, оказывают влияние различные процессы, относящиеся как к начальному, так и к конечному этапу взаимодействия, включая возможное образование кварк-глюонной плазмы (КГП).
К явлениям, которые могут определять начальные моменты столкновения релятивистских адронов и условия для последующего возникновения КГП, можно отнести процессы образования кварк-глюонных струн, позволяющие описать большинство эффектов, наблюдаемых в мягкой части спектра поперечных импульсов в протон-протонных столкновениях. С увеличением энергии столкновения и/или массы сталкивающихся ядер ожидается рост плотности струн в поперечной плоскости, что приводит к необходимости рассматривать также возможное взаимодействие между струнами [1] в виде их слияния или перколяции. Важным следствием модели слияния струн [2] является предсказание корреляций между основными наблюдаемыми величинами, такими как множественность и средний поперечный импульс, измеренными в разнесенных по быстроте интервалах -дальних корреляций.
Экспериментальные исследования данных корреляционных эффектов в протон-протонных и ядро-ядерных столкновениях при энергиях БАК, вошедшие в экспериментальную программу коллаборации ALICE, позволят получить дополнительную информацию о процессах взаимодействия струн.
Теоретические исследования дальних корреляций в протон-протонных и ядро-ядерных столкновениях [3] показывают зависимость коэффициентов корреляции в том числе и от дисперсии числа струн. В случае тяжелоионных взаимодействий число струн в большой степени определяется геометрическими параметрами каждого столкновения такими как прицельный параметр и число нуклонов - участников (Nw ), вычисляемое в модели Глаубера. Определение Nw посредством измерения числа нуклонов - спектаторов калориметрами является единственным прямым методом получения информации о геометрии столкновения в эксперименте. Детальное исследование дисперсии Nw и прицельного параметра, а также их взаимной корреляции, является важным этапом интерпретации экспериментальных данных по дальним корреляциям в ядро-ядерных взаимодействиях.
Актуальность темы данных исследований определяется тем, что детальные исследования дальних корреляций в рамках современного эксперимента позволят существенно
расширить представления о процессах протон-протонных и ядро ядерных столкновений и исследовать начальные этапы образования КГП, а также привести к открытию нового физического явления слияния кварк-глюонных струн.
Цель работы
Основными целями данной диссертационной работы являются:
Модификация модели Глаубера для ядро-ядерных взаимодействий [4] с целью получения описания полной множественности заряженных частиц в протон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях, а также эффекта Nw -скэйлинга, в рамках картины последовательных нуклон-нуклонных взаимодействий. Данная модель может быть использована для получения уточненных значений дисперсии Nw и прицельного параметра.
Разработка методики анализа экспериментальных данных коллаборации ALICE по протон-протонным и ядро-ядерным взаимодействиям для поиска корреляций между основными наблюдаемыми величинами в разнесенных быстротных окнах, а также применение данной методики к анализу данных по протон-протонным столкновениям при энергии 900ГэВ.
Научная новизна результатов
Предложена оригинальная модель взаимодействия тяжелых ионов на основе гипотезы потери лидирующей частицой фиксированной доли импульса в последовательных элементарных столкновениях ("Модифицированная глауберовская модель").
В рамках данной модели получено описание экспериментальных данных по общей множественности заряженных частиц для PbPb, АиАи, dAu и рХе столкновений при энергиях от AGS до RHIC.
Получено описание эффекта масштабирования общей множественности заряженных частиц в дейтрон-ядерных и ядро-ядерных столкновениях при энергиях коллайдера RHIC.
Определены условия отбора событий и треков, обеспечивающие оптимальное извлечение информации о корреляционных зависимостях из экспериментальных данных ALICE по протон-протонным столкновениям при энергии 900 ГэВ.
Впервые получены экспериментальные данные по корреляциям Nch — Nch , pt — Nch и Pt—pt в разнесенных по псевдобыстроте окнах для протон-протонных столкновений при энергии 900 ГэВ.
Научная и практическая значимость работы Полученные данные по NCh — Nch , pt — Nch и rpt — Pt корреляциям в разнесенных по псевдобыстроте окнах для протон-протонных столкновений при энергии 900 ГэВ являются новым экспериментальным результатом. Разработанная в данной работе методика позволит произвести анализ эффекта дальних корреляций на основе экспериментальных данных колаборации ALICE по РЪРЪ столкновениям, ожидаемых в 2010г. Полученные на основе гипотезы потери лидирующей частицей фиксированной доли импульса уточненные значения дисперсий Ncoi и Nw позволят произвести сравнение с теоретическими моделями, использующими эти величины для вычисления числа струн. Детальное изучение дальних корреляций в ядро-ядерных столкновениях при энергиях LHC позволит получить информацию о процессе слияния хромодинамических струн.
Апробация Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах кафедры ядерной физики и физики высоких энергий и элементарных частиц Санкт-Петербургского Государственного Университета, а также на рабочих совещаниях коллабо-рации ALICE в Европейском Центре Ядерных Исследований (CERN) в Женеве (Швейцария 2006,2007,2008,2010 г.) , на международном семинаре "Focus on multiplicity"B Бари (Италия, июнь 2004 г.), на международном научно-практическом семинаре "Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах"в Санкт-Петербурге (Россия декабрь 2006 г.), на конференциях "Распределенные вычисления в науке и об-разовании"в ОИЯИ.г.Дубна (2006,2008), на Балдинском семинаре в Объединенном Институте Ядерных Исследований в Дубне (Россия 2006, 2008 г.), а также международном семинаре "Particle Correlations and Femtoscopy"B ЦЕРН (2009г.)
Публикации по теме диссертации
The ALICE Collaboration,First proton-proton collisions at the LHC as observed with the ALICE detector: measurement of the charged-particle pseudorapidity density at л/s = 900 GeV H Eur. Phys. J. С (2010) 65: 111-125
The ALICE Collaboration , The ALICE experiment at the CERN LHC // 2008 JINST 3 S08002
G.Feofilov and A.Ivanov, Number of nucleon-nucleon collisions vs. energy in modified Glauber calculations // Journal of Physics G CS, 5, (2005)230-237
Иванов А. С, Феофилов Г. А. Множественное рождение заряженных частиц в зависимости от центральности рА и АА-столкновений при энергиях от 19 до 200 ГэВ на нуклон и прогноз для ALICE на БАК // Вестник СПбГУ, Сер. 4, 2009, Вып. 3, 117
The ALICE Collaboration, ALICE: Physics Performance Report, Volume II. Section: Long-range correlations // Journal of Physics G, Nuclear and Particle Physics, Vol 32 Number 10 October 2006, p. 1749-1750
G. Feofilov, A. Ivanov, Multiparticle production in pA and AA collisions in the framework of modified Glauber model // Proceedings of the XVII International Baldin Seminar of High Energy Physics Problems (Dubna, September 2006) Vol 2, p95-100
A. Asryan, G. Feofilov, A.Grebenyuck, A. Ivanov, V Vechernin,Long-range multiplicity correlation for pp collisions in ALICE at LHC// Proceedings of the XIX International Baldin Seminar of High Energy Physics Problems (Dubna, September 2008) Vol 2 p.208-214
Асрян А.Г., Галюк Ю.П., Зароченцев А.К., Иванов А.С, Немнюгин С.А., Фе-офилов Г.А., Моделирование и обработка данных в физике высоких энергий и квантовой химии в среде ARC (Nordugrid)// Материалы шестого международного научно-практического семинара "Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах Санкт-Петербург, 12-17 декабря 2006 г., с. 38-45.
G.A.Feofilov, A.S.Ivanov, P.A.Naumenko, A.K.Zarochentsev, University cluster RU-SPBSU integrated into russian segment of WLCG: installation and performance // Proceedings of Third international Conference "Distributed Computing and GRID-technologies in science and education" , Dubna, July 4, 2008, pl48-151
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и содержит 121 страницу, 18 рисунков и 3 таблицы. Список литературы включает 53 наименования.
