Введение к работе
Относительно новая область экспериментальной физики - релятивистская ядерная физика сформировалась в середине восьмидесятых годов XX века. И произошло это во многом благодаря развитию экспериментальной техники, предоставившей возможности ускорять ядра до очень высоких энергий, начиная с 3.6 ГэВ/нуклон (19 F, синхрофазотрон в г.Дубна, Россия)[1], 14.5 ГэВ/нуклон (,97Au, AGS, Брукхейвен, США), 158 ГэВ/нуклон (208Pb, SPS, ЦЕРН, Швейцария) и до рекордной на сегодняшний день энергии 200 ГэВ/нуклон (197Au+Au, RfflC, Брукхейвен, США). Ядерные взаимодействия при максимально доступных на сегодняшний день энергиях, являются, вероятно, единственным способом получения в лабораторных условиях "макроскопических" сгустков нагретой ядерной материи при экстремальной плотности. Это даёт возможность экспериментаторам приблизиться к условиям, существовавшим в первые мгновения Вселенной после так наываемого «Большого Взрыва» и позволяет изучать уравнение состояния ядерного вещества в широком диапазоне температур и плотностей, при таких условиях возможен фазовый переход от адронной материи к новому состоянию вещества - кварк-глюонной плазме (КГП), предсказанный в теоретических работах [2, 3].
Нейтральные пионы, имеющие большие поперечные импульсы, в основном, рождаются в результате жёстких партон-партонных столкновений, которые происходят в начальной фазе ядро-ядерного столкновения. Выходы таких пионов сильно зависят от свойств той среды, через которую проходит партон, и измерения спектров нейтральных пионов дают возможность исследовать свойства сгустка, образующегося в ядро-ядерном столкновении [4]. Изучение свойств я-мезонов, помимо самостоятельного интереса, необходимо для извлечения прямых фотонов, поскольку нейтральные мезоны являются основным комбинаторным фоном.
Исследование зависимостей выхода нейтральных пионов от поперечного импульса, степени центральности и сорта взаимодействующих частиц может позволить сделать выбор между различными видами уравнения состояния, между различными степенями термализации системы, а также ответить на вопрос о наличии или отсутствии фазового перехода в КГП.
На сегодняшний день - нахождение уравнения состояния ядерной материи и обнаружение её возможного фазового перехода в КГП стоят в ряду основных задач релятивистской ядерной физики. В представленной диссертационной работе получены инвариантные сечения выхода нейтральных пионов для ядро-ядерных соударений на встречных пучках ускорительного комплекса AGS-RHTC в реакции Au + Аи при 200 ГэВ/нуклон.
Цель работы.
Основной целью данной диссертации являлось разработка методик измерений, измерение и исследование спектров нейтральных пионов с помощью электромагнитного калориметра LeadGlass, созданным в РКЦ "Курчатовский институт», в эксперименте PHENIX для реакции Au + Аи с энергией в системе центра масс 200 ГэВ, в зависимости от степени центральности соударения и величины поперечного импульса.
Эксперимент проводился на релятивистском тяжелоионном коллайдере RHIC в Брукхейвенской Национальной Лаборатории [5].
Актуальность работы.
В настоящее время на самых высокоэнергетичных ускорителях мира: RHIC (Брукхейвен) и LHC (ЦЕРН) исследуются релятивистские ядро - ядерные взаимодействия, и это позволяет изучить уравнения состояния ядерной материи в условиях экстремально высоких температур и плотностей. Это уникальная возможность экспериментально исследовать переход в кварк-глюонную плазму, где по теоретическим предсказаниям, отдельные кварки могут находиться в свободном состоянии.
Согласно теоретическим предсказаниям, кварк-глюонная плазма через некоторое время после возникновения остывает и переходит в адронный газ, который затем распадается на адроны, где кварки уже находятся в связанном состоянии.
Научная новизна.
Впервые в мире на ускорительном комплексе RHIC на встречных пучках ионов золота, в рамках эксперимента PHENIX были получены инклюзивные спектры нейтральных пионов для энергии в системе центра масс равной 200 ГэВ/нуклон. Впервые были получены данные, свидетельствующие о подавлении выхода я-мезонов для ядро-ядерных соударений с высокой степенью центральности. Обнаружение подавления выхода адронов, как нейтральных, так и заряженных (Jet quenching), позволило наложить серьезные ограничения на возможные модели эволюции горячей материи и оценить температуру нагретой области в центральных столкновениях
Конкретный личный вклад автора.
По теме диссертации в соавторстве опубликованы 5 работ.
Автор принимал участие в подготовке и проведении эксперимента PHENIX: в создании установки, настройке узлов, калибровке детектора, принимал участие в измерительных сеансах и обработке полученных данных.
Автором проведены исследования отклика электромагнитного калориметра на вторичных пучках синхротрона AGS, позволившие выработать параметры кластеризации, учитывающие энергитические и угловые завистмости.
Автором разработана и применена методика настройки оптимальных параметров считывющей электроники для эффективной работы детектора.
Автором написан пакет программ, с помощью которго проводилась поправка энерговыделения в индивидуальном модуле с учётом угла падения частицы.
Автором была проведена энергитическая и временная калибровка каналов электромагнитного калориметра на основе свинцового стекла.
Автором были получены инвариантные сечения выходов я-мезонов в ультрарелятивистских соударениях Аи +Аи.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты диссертации опубликованы в работах, список которых приведён в конце автореферата.
Положения, выносимые на защиту:
Методика калибровки электромагнитного калориметра.
о Калибровка энергетических и временных каналов.
о Выбор оптимальных параметров считывющей электроники для
эффективной работы детектора. О Методика учёта и корректировки времязависимых коэффициентов
усиления, о Определение эффективности регистрации, аксептанса и других
поправочных коэффициентов для получения выхода тс0-мезонов.
Разработка методов определения кластера (совокупности соседних детекторов калориметра, в которых происходит выделение энергии при попадании частицы).
Исследования и учёт поправок, вносимых в получаемые значения выходов нейтральных пионов статистическими и систематическими погрешностями измерений.
Получение инвариантных сечений выхода 7і-мезонов в ультрарелятивистских соударениях Аи +Аи при Js^ = 200 ГэВ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и приложения. Диссертация содержит 124 страницы текста, в том числе 33 таблицы и 78 рисунков. Список использованной литературы содержит 62 наименования.
