Эксперимент ALICE
Основная цель эксперимента ALICE - исследование физики кварк-глюонной материи. Эта недавно возникшая область физики имеет целью решение фундаментальной научной задачи современной физики - объяснить структуру, происхождение и эволюцию барионной материи Вселенной, которая составляет основу вещества звёзд, планет и живых существ. Согласно квантовой хромодинамике, являющейся теоретической основой современной ядерной физики, силы притяжения (так называемое цветовое взаимодействие), действующие между элементарными сильно взаимодействующими частицами - кварками и глюонами, возрастают с расстоянием, что приводит к явлению «пленения» кварков и глюонов (confinement). Поэтому в обычной материи кварки и глюоны могут существовать только в составе бесцветных адронов, и этим объясняется тот факт, что не было найдено свободных кварков. Однако, если плотность энергии превысит некоторое критическое значение (~1 ГэВ/фм3), произойдёт фазовый переход - "освобождение" (deconfinement) кварков и глюонов. Легче всего это понять, приняв во внимание, что при повышении плотности энергии среднее расстояние между адронами уменьшается и, наконец, становится меньше их размеров. Ясно, что при этом границы между адронами исчезают (адроны «плавятся») и возникает новое состояние материи, реализующейся в виде «макроскопического» бесцветного объекта, состоящего не из адронов, а из свободных кварков и глюонов. Это новое фазовое состояние материи получило название кварк-глюонной плазмы (QGP). Именно таким первичным морем кварков и глюонов являлась Вселенная в первые мгновения (~10-5 сек) после Большого Взрыва. По мере охлаждения Вселенной в процессе её расширения произошёл фазовый переход из кварк-глюонной плазмы в адронное вещество, в котором кварки и глюоны пленены внутри адронов. Возможно, что обратный переход в кварк-глюонную плазму происходит и в наше время в ядрах нейтронных звёзд в момент их коллапса, однако на Земле он никогда не наблюдался.
На рис. 1 приведена фазовая диаграмма материи с сильным взаимодействием. Полоса разделяет две различные фазы: адронного вещества и кварк-глюонной плазмы. Теоретические оценки критической плотности энергии дают величину в 1-2 ГэВ/фм3. Возможны различные пути достижения критической плотности энергии. В частности, имеются два предельных случая: 1) барионная плотность близка к нулю, а плотность энергии достигается за счет повышения температуры; 2) температура близка к нулю, а плотность энергии достигается за счет повышения барионной плотности. Первый предельный случай соответствует состоянию Вселенной в первые мгновения (приблизительно 10-5 сек) после Большого Взрыва. Второй предельный случай, по-видимому, реализуется в ядрах нейтронных звезд в момент их коллапса. В первом случае критическая температура составляет около 200 МэВ, или 2,3*1012 К. Это приблизительно в 100 000 раз выше температуры центрального ядра Солнца. Во втором случае критическая плотность, соответствующая плотности энергии 2 ГэВ/фм3, составляет 3,6*106 т/мм3 , что в 3,6*1013 раз выше плотности центрального ядра Солнца (100 г/см3).
Рис. 1. Общий вид установки ALICE и основные детекторы идентификационной системы, фазовая диаграмма материи, состоящей из сильно взаимодействующих частиц, и схематическое изображение процесса центрального столкновения тяжелых ядер сверхвысокой энергии.
Единственным способом получения на Земле «макроскопических» сгустков материи при экстремальной плотности энергии, реализации условий фазового перехода в кварк-глюонную плазму является осуществление столкновения двух тяжелых ядер сверхвысокой энергии. В 1983 г. Бьёркен, используя гидродинамическую модель, показал, что в центральных столкновениях тяжелых ядер сверхвысокой энергии может быть достигнута, хотя и на весьма короткое время, плотность энергии, превосходящая критическую. Схематически, центральное столкновение ядер сверхвысокой энергии в системе их центра масс изображено на рис. 1. Слева изображен момент перед сближением. Поскольку энергии ядер во много раз превышают их массы покоя, имеет место сильное лоренцовское сжатие. Поэтому ядра представляют собой плоские диски, продольный размер которых в γ раз меньше поперечного размера, равного диаметру ядра. Здесь γ - отношение полной энергии ядра в системе центра масс к массе покоя. В следующий момент ядра проходят друг сквозь друга. В этот момент происходят жесткие взаимодействия составляющих их нуклонов, резко растут плотность энергии и энтропия. Затем нуклонные диски разлетаются, а между ними остается сгусток высоковозбужденной материи, лишенной барионов. В нем быстро устанавливается термодинамическое равновесие. Если при этом плотность энергии превышает критическую, сгусток оказывается в состоянии кварк-глюонной плазмы. Поскольку в сгустке создается очень высокое давление, он расширяется и при расширении остывает. В какой-то момент происходит обратный фазовый переход из кварк-глюонной плазмы в адронную материю. Сгусток продолжает расширяться и остывать Наконец, наступает момент, когда расстояния между частицами сгустка становятся больше длины свободного пробега. Столкновения между частицами сгустка прекращаются, наступает их свободный разлет. В некотором смысле можно сказать, что, начиная с этапа образования сгустка кварк-глюонной плазмы, его эволюция повторяет эволюцию ранней Вселенной - мы имеем дело с микроскопическим Большим Взрывом, искусственно произведенным в лаборатории на Земле. Его можно было бы назвать Малым Взрывом.
Создание детектора TOF
Группа ИТЭФ является членом коллаборации ALICE с 1993 года. Основным направлением деятельности группы являлось создание новой времяпролетной методики для идентификации заряженных частиц на основе плоско-параллельных газовых камер.
Единственным способом реализации детектора времени пролета (TOF), существовавшим до 1990-х годов, являлась традиционная методика, основанная на использовании фотоумножителей и сцинтилляторов. Эта методика обеспечивала принципиальную возможность получения требуемого временного разрешения (меньше 100 пикосекунд), однако не реализуема в масштабах больших систем современных ядерно-физических экспериментов по причинам высокой стоимости и трудностей, связанных с работой в сильном магнитном поле. Прорывом в данной области стало создание новой методики TOF, предложенной физиками ИТЭФ и использующей газонаполненные плоско-параллельные камеры (ППК). В результате работы, проведенной группой ИТЭФ в эксперименте ALICE в 1995-2003 гг., путем подбора газовой смеси, оптимизации конструкции камеры и электронного канала удалось достичь временного разрешения ППК на уровне 50 пикосекунд при 100%-ой эффективности регистрации минимально ионизирующих частиц. Созданный детектор не только имеет выдающиеся характеристики, но и адаптирован к условиям массовой сборки . По окончании стадии R&D 2003-2008 группа ИТЭФ принимала активное участие в сборке и калибровке крупнейшей в мире время-пролетной системе детектора ALICE (159 000 каналов, 150 м2), превосходившей ранее имевшиеся в 50- 100 раз по числу каналов и площади.
Рис 2. Сборка детекторов для системы TOF, сборка супермодуля TOF и его установка в магнит L3.
Поскольку задача по проверке и калибровке такой громадной системы не могла быть выполнена по финансовым и временным соображениям в ходе пучковых тестов, группой ИТЭФ была создана специальная установка по проверке и калибровке модулей системы от космических лучей. В рамках создания этой системы группой была разработана методика детекторов СТАРТ, которая основана на использовании новейшей российской разработке – лавинных Гейгеровских фотодиодах (MRS APD).
Созданный детектор позволяет регистрировать мюоны космического излучения с примесью шумов менее 10-2 Гц. Созданная установка позволила провести за три года проверку и калибровку всей времяпролетной системы детектора ALICE, а система детекторов СТАРТ показала высокую стабильность и надежность работы, простоту в использовании и высокую чувствительность к малоинтенсивным источникам радиоактивного фона. Она, почти в неизменном виде, может быть использована для создания портальных мониторов большой площади для нужд народного хозяйства и национальной безопасности.
Рис 3. Группа ИТЭФ после сборки одной из плоскостей детекторов СТАРТ, общий вид космического стенда и проводка трека мюона через модули TOF
Работы по модификации магнита L3
Одним из основных элементов установки ALICE является магнит L3, созданный в России под руководством специалистов ИТЭФ. Этот магнит, успешно отработавший в предыдущем эксперименте на LEP, был модифицирован специалистами ИТЭФ для задач эксперимента ALICE. В России были выполнены дополнительные 20 тонные вставки, обеспечивающие большую равномерность магнитного поля. При участии иностранных специалистов были проведены прочностные тесты, все материалы были доставлены в ЦЕРН и смонтированы в магнит L3 в срок.
Рис 4. Испытание вставок в магнит на заводе в Селятино и вставки, установленные в двери магнита L3
Общий вклад группы ИТЭФ в сооружение детектора TOF и инженерные работы составил более 800 тысяч швейцарских франков.
Работы по физическому анализу данных
Сотрудниками группы активно проводились и проводятся работы по подготовке анализа физических данных и моделированию работы идентификационной системы детектора с целью поиска следов перехода материи к новому состояния вещества – кварк-глюонной плазме. Была проделана большая работа по моделированию разделения заряженных частиц времяпролетной системой с учетом геометрии и материала детектора. В настоящее время работа ведется по трем основным направлениям:
- Физика короткоживущих адронных резонансов
- Xимический состав струй
- Фемтоскопия
- Акиндинов Александр Владимирович, к.ф.-м.н., руководитель группы, Akindinov@cern.ch , 64-52
- Киселев Сергей Михайлович, к.ф.-м.н.
- Волошин Кирилл Генадьевич, к.ф.-м.н.
- Полозов Павел Альбертович, к.ф.-м.н.
- Михайлов Константин Русланович, к.ф.-м.н.
- Прокудин Михаил Сергеевич, к.ф.-м.н.
- Малькевич Дмитрий Борисович, соискатель ученой степени к.ф.-м.н.
- Султанов Ришат Ильфатович, аспирант ИТЭФ
- Гришук Юлий Георгиевич, ведущий инженер
- Плотников Василий Владимирович, лаборант
- Ширинкин Сергей Борисович, ведущий инженер
- ALICE Collaboration, “Production of K∗(892)0and ϕ(1020) in pp collisions at √s=7 TeV”,
Eur. Phys. J. C72 (2012) 2183 27 pp. - S.M. Kiselev for the ALICE Collaboration, "Resonance results with the ALICE experiment in pp and Pb-Pb collisions at LHC energies", PoS (Baldin ISHEPP XXI) 054 (2012).
- S.M. Kiselev for the ALICE Collaboration, "Hadronic resonance production with the ALICE experiment in pp and Pb-Pb collisions at LHC energies”, Proceedings, 16th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics: Particle Physics at the Year of Centenary of Bruno Pontecorvo : Moscow, Russia, August 22-28, 2013, p.336-338. arXiv:1311.2803 [nucl-ex].
- S.M. Kiselev for the ALICE Collaboration, "Hadronic resonance production with ALICE at the LHC", PoS (Baldin ISHEPP XXII) 074 (2014).
- ALICE Collaboration, “K∗(892)0and ϕ(1020) production in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV”, Phys. Rev. C91 (2015) 2, 024609 26 pp.
- ALICE Collaboration, “Production of Σ(1385)±and Ξ(1530)0in proton-proton collisions at √s= 7 TeV”, Eur. Phys. J. C75 (2015) 1 30pp.
- ALICE Collaboration, “Production of K∗(892)0and ϕ (1020) in p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV”, Eur. Phys. J. C76 (2016) 245 31pp.
- R. Sultanov “Jet measurements in proton-proton and PbPb collisions with the ALICE experiment at LHC”, LHC on the March conference proceedings, PoS(IHEP-LHC)022, 2012.
-
R. Sultanov (for the ALICE Collaboration) “Jet Measurements by ALICE at LHC” Nuclear Physics and Engineering, 2014, v. 5, № 11–12, с. 880–884.
- B. Abelev et al. (ALICE Collaboration) “Measurement of charged jet suppression in Pb-Pb collisions at √ sNN =2.76 TeV”, JHEP 03 (2014) 013.
-
B. Abelev et al. (ALICE Collaboration) “Charged jet cross sections and properties in proton-proton collisions at √s=7TeV”, Phys. Rev. D 91 (2015) 112012.
- B. Abelevet al. (ALICE Collaboration) “Centrality dependence of charged jet production in p-Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV”, Eur. Phys. J. C76 (2016) 271.
- K. Werner, K. Mikhailov, Iu. Karpenko, T. Pierog. Bose-Einstein correlations in proton-proton collisions using a fluid dynamical scenario. PoS WPCF2011 (2011) 019
- K. Werner, Iu. Karpenko, T. Pierog, M. Bleicher, K. Mikhailov. Evidence for hydrodynamic evolution in proton-proton scattering at 900 GeV. Phys.Rev. C83 (2011) 044915
- K. Aamodt et al. (ALICE Collaboration). Two-pion Bose–Einstein correlations in central Pb–Pb collisions. Physics Letters B, Volume 696, Issue 4, 2011, Pages 328–337
- 8. B. Abelevet al. (ALICE Collaboration). K0sK0s correlations in pp collisions at from the LHC ALICE experiment. Physics Letters B Volume 717, Issues 1–3, 2012, Pages 151–161
- J. Adam et al. (ALICE Collaboration). Centrality dependence of pion freeze-out radii in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV. Phys. Rev. C 93, 024905, 2016
- B. Abelev et al. (ALICE Collaboration). Freeze-out radii extracted from three-pion cumulants in pp, p–Pb and Pb–Pb collisions at the LHC. Phys.Lett. B739 (2014) 139-151
- J. Adam et al. (ALICE Collaboration). Two-pion femtoscopy in p-Pb collisions at √sNN=5.02 TeV. Phys.Rev. C91 (2015) 034906
- J. Adam et al. (ALICE Collaboration). Multipion Bose-Einstein correlations in pp,p -Pb, and Pb-Pb collisions at energies available at the CERN Large Hadron Collider. Phys.Rev. C93 (2016) no.5, 054908
- D. Adamova et al. (ALICE Collaboration). Azimuthally differential pion femtoscopy in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV. Feb 6, 2017. 16 pp. CERN-EP-2017-013. e-Print: arXiv:1702.01612 [nucl-ex]
-
S.M. Kiselev for the ALICE Collaboration, "Resonance results with the ALICE experiment in pp and Pb-Pb collisions at LHC energies", The XXI International Baldin Seminar on High Energy Physics Problems "Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics"
JINR, Dubna, Russia, 2 - 6 Sep 2012.
-
S.M. Kiselev for the ALICE Collaboration, ”Hadronic resonance production with the ALICE experiment in pp and Pb-Pb collisions at LHC energies”, 16th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics, Moscow State University, 22-28 Aug 2013.
-
S.M. Kiselev for the ALICE Collaboration, "Hadronic resonance production with ALICE at the LHC", The XXII International Baldin Seminar on High Energy Physics Problems "Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics"JINR, Dubna, Russia, 14 - 20 Sep 2014.
-
S.M. Kiselev for the ALICE Collaboration, "Hadronic resonance production with ALICE at the LHC", The XXIII International Baldin Seminar on High Energy Physics Problems "Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics"JINR, Dubna, Russia, 18 - 24 Sep 2016.
химический состав струй - R.Sultanov “Jet measurements in proton-proton and Pb-Pb collisions with the ALICE experiment at LHC” LHC on the March – IHEP-LHC, Protvino, Russia, 20-22 Nov 2012
- R.Sultanov “Identified Jet Measurements with ALICE Experiment” poster at Ecole Jouliot Curie 2013, La Villa Clythia, France, 29 Sep – 04 Oct 2013
- R.Sultanov “Jet measurements by ALICE at LHC” International Conference-Session of the Section of Nuclear Physics of PSD RAS, Moscow, Russia, 17-21 Nov 2014
- R.Sultanov “Studies of Identified Charged Jets in ALICE Experiment”, poster at European School of Hight-Energy Physics 2015, Bansko, Bulgaria, 02-15 Sep 2015
- Р. Султанов “Измерения адронных струй в эксперименте ALICE”, Молодежная конференция ИТЭФ, Москва, Россия, 29 Ноября – 01 Декабря 2016
- Mikhaylov. Bose-Einstein correlations of charged and neutral kaons in pp and Pb-Pb collisions at the LHC with the ALICE experiment. International Session-Conference of the Section of Nuclear Physics of PSD RAS April 12 - 15, 2016, JINR Dubna
- Mikhaylov. Identical and non-identical kaon correlations in pp and Pb-Pb collisions with the ALICE experiment at the LHC. XVIII GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, SUBATECH, Nantes, France, July 04 - 08, 2016
- Mikhaylov. Bose–Einstein correlations of charged and neutral kaons in pp and Pb-Pb collisions at the LHC with the ALICE experiment. STRANGENESS IN QUARK MATTER 2015, JINR, Dubna, 6-11 July 2015
- Zhigareva. Comparison of the LHC data on the charged kaon femtoscopy in p-Pb collisions at sqrt(NN)=5.02 TeV with the EPOS model. XVII GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, SUBATECH, Nantes, France, June 28 - July 04, 2015
- Mikhaylov. Bose-Einstein correlations of charged and neutral kaons in pp and Pb-Pb collisions at the LHC with the ALICE experiment. XVII GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, SUBATECH, Nantes, France, June 28 - July 04, 2015
- Zhigareva. Study of KchKch in p-Pb at 5.02 TeV (ALICE). XVI GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, SUBATECH, Nantes, France, July 06 - July 13, 2014
- Zhigareva. Possible interpretation of kaon femtoscopy results in the HYDJET++ model. XV GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, SUBATECH, Nantes, France, July 07 - July 13, 2013
- Mikhailov. Kaon femtoscopy in pp and PbPb collisions from the ALICE experiment at LHC. XIV GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, JINR, Dubna, Russia, December 12 - 15, 2012
- Mikhailov. Charged kaon femtoscopy correlations in pp collisions at √s =7 TeV from the ALICE experiment at LHC. XIII GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, SUBATECH, Nantes, France, July 06 - July 15, 2012
- Mikhaylov. Status of kaon femtoscopy with EPOS model. XII GDRE Workshop on Relativistic Heavy Ion Physics, Warsaw 7-10 December 2011
-
Mikhailov. Update of Epos Femto package and Kaon femtoscopy with Epos.
XI GDRE WORKSHOP, Heavy Ions at Relativistic Energies, SUBATECH, Nantes, France,
наверх
- K. Aamodt et al. (ALICE Collaboration). Two-pion Bose-Einstein correlations in pp collisions at √s=900 GeV. Phys. Rev. D 82, 052001, 2010
- K. Mikhailov, K. Werner, Iu. Karpenko, T. Pierog. Femtoscopy application of the new EPOS model to the STAR experiment. Phys.Part.Nucl.Lett. 8 (2011) 989-991
- K. Werner, Iu. Karpenko, T. Pierog, K. Mikhailov. Phys.Rev. Event-by-Event Simulation of the Three-Dimensional Hydrodynamic Evolution from Flux Tube Initial Conditions in Ultrarelativistic Heavy Ion Collisions. C82 (2010) 044904
- K. Aamodt et al. (ALICE Collaboration). Femtoscopy of pp collisions at √s=0.9 and 7 TeV at the LHC with two-pion Bose-Einstein correlations. Phys. Rev. D 84, 112004, 2011
- Abelev et al. (ALICE Collaboration). Charged kaon femtoscopic correlations in pp collisions at √s=7 TeV B. Phys. Rev. D 87, 052016, 2013
- B. Abelevet al. (ALICE Collaboration). Two- and three-pion quantum statistics correlations in Pb-Pb collisions at √sNN= 2.76 TeV at the CERN Large Hadron Collider. Phys.Rev. C89 (2014) no.2, 024911
- B. Abelev et al. (ALICE Collaboration). Azimuthally differential pion femtoscopy in Pb-Pb collisions at 2.76 TeV with ALICE at the LHC. Nucl.Phys. A931 (2014) 1088-1092 arXiv:1408.0068
- J. Adam et al. (ALICE Collaboration). One-dimensional pion, kaon, and proton femtoscopy in Pb-Pb collisions at √sNN=2.76 TeV. Phys.Rev. C92 (2015) no.5, 054908
- K. Mikhaylov for ALICE Collaboration. Bose-Einstein correlations of charged and neutral kaons in pp and Pb—Pb collisions at the LHC with the ALICE experiment. J.Phys.Conf.Ser. 668 (2016) no.1, 012071
Образрвание резонансов играет важную роль как в столкновениях элементарных частиц, так и в столкновениях тяжёлых ионов. В столкновениях тяжёлых ионов образование среды большой плотности и/или температуры может модифицировать свойства короткоживущих резонансов, их масс, ширин и спектральных функций. Кроме того, поскольку времена жизни короткоживущих резонансов сравнимы с временем адронной фазы столкновения, становятся важными эффекты регенерации и перерассеяния, а отношения выходов резонансов к долгоживущим частицам позволяют оценить времянной интервал между химическим и кинематическим замораживанием распределений частиц. Измерения в рр и p-Pb столкновениях дают реперные данные для результатов тяжёлоионных столкновений Pb-Pb и важны для настройки параметров генераторов столкновений, созданных на основе квантовой хромодинамики.
Данные, полученные на RHIC, свидетельствуют об уменьшение массы короткоживущих резонансов не только в ядро-ядерных, но и рр столкновениях. Это может указывать на то, что при энергиях RHIC «среда» образуется уже в рр столкновениях. Результаты, полученные в рр столкновениях при энергиях LHC тоже указывают на сдвиг массы резонанса Δ++. Свиг массы растёт с энергией, Рис. Р (слева), и с множественностью заряженных частиц, рождённых в столкновении, Рис. Р (справа). Возможная причина сдвига массы – взаимодействия в конечном состоянии продуктов распада резонанса.
Рис. Р. Масса резонанса Δ++.в зависимости от поперечного импульса. Слева – влияние энергии столкновения, справа – множественности заряженных частиц, рождённых в столкновении.резонанса.
Важным инструментом в исследованиях свойств кварк-глюонной плазмы являются струи частиц, летящих в узком конусе. Образуясь на ранней стадии реакции при жестких соударениях партонов и их последующей адронизации, струи распространяются в горячей и плотной среде, созданной в столкновениях тяжелых ионов. В результате взаимодействия со средой струя теряет часть энергии главным образом на перерассеяние и излучение глюонов. Такой процесс обычно называется “гашением струй” и характеризуется уширением конуса струи и изменением других кинематических свойств струи (функции фрагментаций, баланс энергии между противоположно направленными струями в двухструйных событиях, углового распределение энергии относительно оси струи). Так же ожидается изменение химического (адронного) состава струй в присутствии кварк-глюонной плазмы. В протон-протонных системах образование струй хорошо описывается пертурбативной КХД, поэтому в таких измерениях струи используются для проверки существующих моделей, а также как “эталонные” измерения для сравнения с измерениями в столкновениях ионов.
На рис. С показаны результаты анализа химического состава струй, проведенного коллаборацией ALICE. Измерение отношения количества барионов к мезонам Λ/K0S в инклюзивном случае показывает его сильное увеличение в области средних значений поперечного импульса частиц (2-5 ГэВ/с). Такое поведение наблюдается во всех системах столкновений: протон-протон, протон-ядро и ядро-ядро. Однако это отношение не увеличивается для частиц струи. Как видно из рисунка, отношение не меняется с ростом поперечного импульса частиц во всех системах столкновений.
Кроме этого, ведутся исследования, ориентированные на проверку гипотезы о том, что КГП может образовываться и в протон-протонных столкновениях. С этой целью изучаются свойства струй в событиях с разной множественностью.
Рис. С. Сверху - измерения отношения Λ/K0S в протон-ядерных столкновениях различной центральности. Снизу - аналогичные измерения в центральных столкновениях ионов.
Одним из важнейших направлений в фундаментальных исследованиях группы ALICE-ITEP является экспериментальное и теоретическое исследование свойств ядерного вещества в экстремальных условиях в соударениях протонов и ядер при ультрарелятивистских энергиях на Большом Адронном Коллайдере методами фемтоскопии. Благодаря эффектам квантовой статистики и взаимодействию в конечном состоянии, импульсные корреляции двух и более частиц при малых относительных скоростях (малых относительных импульсах в системе центра масс частиц) являются чувствительными к пространственно-временным параметрам взаимодействия на уровне точностей около одного фемтометра (fm=10-15 m). Извлекаемые при помощи фемтоскопии размеры источников частиц описывают систему на стадии кинетического замораживания, т.е. на последнем этапе взаимодействия частиц, которые образовались в результате столкновения протонов и ядер при ультрарелятивистских энергиях. Пример корреляционной функции тождественных каонов в PbPb столкновениях при энергии 2.76 ТэВ показан на Рис. Ф слева. Образование гидродинамического потока в столкновениях ультрарелятивистских ядер является важнейшей сигнатурой образования кварк-глюонной плазмы. И фемтоскопия доказывает это через наблюдение уменьшения размеров источника частиц в увеличением поперечной массы mT (см. Рис. Ф справа).
Рис. Ф. Слева - пример корреляционной функции заряженных тождественных каонов для 0-10% центральности и <kT> = 0.35 ГэВ/с. Справа - размеры источников (Rinv) в зависимости от поперечной массы для π±π±, K±K±, K0sK0s, анти-p анти-p и pp пар.
Участие группы ИТЭФ в программе улучшения эксперимента ALICE Учитывая успешный опыт по созданию триггерной системы для космического стенда, группой ИТЭФ в настоящее время сделано предложение о создании мюонной системы большой площади вокруг магнита L3(Рис. 8) на основе сцинтилляционных детекторов и лавинных Гейгеровских диодов отечественного производства (MRS APD) в рамках работ по развитию и улучшению (upgrade) эксперимента ALICE. Проведены работы по моделированию идентификации редких распадов резонансов и возможности восстанавливать кварконии по мюонной моде распада с помощью усовершенствованного детектора АККОРД (Рис. 9, 10). Созданы и испытаны первые детекторы-прототипы системы и разрабатывается считывающая электроника (Рис. 11, 12, 13 и 14).
|