Физические результаты эксперимента ALICE за 2017 год

Зимой было совсем не до того, но хотя бы летом напишу о результатах эксперимента ALICE в прошлом, 2017 году. Результаты 2016 года были здесь. В 2017 году вышло 24 статьи, о них ниже.

• Детально изучены псевдобыстротные плотности и распределения множественности первичных заряженных частиц, рожденных в протон-протонных столкновениях при √s= 0.9, 2.36, 2.76, 7 и 8 ТэВ, в диапазоне псевдобыстрот |η|<2. На рис. 1 показана плотность заряженных частиц для различных энергий в сравнении с другими экспериментальными данными и предсказаниями моделей PHOJET, PYTHIA6, PYTHIA8 и EPOS [1].
• Измерены выходы W и Z бозонов в мюонном канале распада в протон-свинцовых столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ. Результаты получены в заднем (−4.46 < ycms < −2.96) и переднем (2.03 < ycms < 3.53) быстротных диапазонах. На рис. 2 показаны сечения рождения для Z и W бозонов в сравнении с предсказаниями теоретических моделей [2].
• Впервые получены сечения рождения ϕ-мезонов в p-Pb столкновениях при энергии √sNN=5.02 ТэВ и pp столкновениях при энергии √s = 2.76 ТэВ в области передних и задних быстрот. Идентификация ϕ-мезонов проводилась по двухмюонному каналу распада в области 1 • Опубликовано описание различных методов определения времени столкновения с помощью детекторов T0 и TOF эксперимента АЛИСА. Эффективности и разрешения этих измерений показаны на рис. 4. Статья посвящена периоду измерений LHC Run 1 [4].
• Изучен процесс рождения инклюзивных J/ψ в Pb-Pb и pp при √sNN=5.02 ТэВ. J/ψ мезон реконструировался в быстротном диапазоне 2.5< y< 4 при pT< 12 ГэВ/c через канал распада на пару мюонов. На рис. 5 показан фактор ядерной модификации RAA. Продемонстрировано хорошее согласие результатов с предсказаниями теоретических моделей [5].
• Измерены азимутальные корреляции D-мезонов и заряженных частиц в pp столкновениях при √s=7 ТэВ и p-Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ. D0, D+ и D∗+ в диапазоне 3< pT< 16 ГэВ/c и быстротном диапазоне |ycms|< 0.5 (pp столкновения) и −0.96< ycms< 0.04 (p-Pb столкновения) коррелировались с заряженными частицами с pT>0.3 ГэВ/c. Изучались свойства корреляционного пика от струи, содержащей D-мезон, такие как выход заряженных частиц в пике и ширина пика (рис. 6), проведено сравнение с модельными расчетами в PYTHIA, POWHEG и EPOS 3 генераторах [6].
• Впервые измерена двухчастичная корреляционная функция P2≡⟨ΔpTΔpT⟩/⟨pT⟩2 в Pb-Pb столкновениях при √sNN= 2.76 ТэВ. На рис. 7 показаны коэффициенты vn в зависимости от центральности, полученные с помощью корреляционной функции P2 для двух псевдобыстротных диапазонов. Показано, что корреляции при |Δη|≥ 0.9 хорошо воспроизводятся в потоковом анзаце [7].
• Обнаружен эффект усиления выхода странных частиц, изначально считавшийся одной из сигнатур образования кварк-глюонной плазмы в ядро-ядерных столкновениях, в pp столкновениях с высокой множественностью. На рис. 8 показано отношения интегральных выходов странных и мульти-странных частиц к выходам пи-мезонов в зависимости от множественности заряженных частиц в событии. Результаты хорошо согласуются с результатами в p-Pb столкновениях [8].
• Измерены дифференциальные сечения инклюзивных π0 и η мезонов в области центральных быстрот в pp столкновениях при √s=2.76 ТэВ в диапазоне 0.4< pT< 40 ГэВ/c и 0.6< pT< 20 ГэВ/c, соответственно (рис. 9) [9].
• Проведено измерение pT-дифференциальных выходов электронов, рожденных из распадов адронов с тяжелым ароматом (c и b) в Pb-Pb столкновениях при √sNN=2.76 ТэВ. На рис. 10 показан RAA для такого процесса для центральности 0-10% [10].
• Получены первые измерения азимутально дифференциальных по отношению к плоскости события второй гармоники пионных размеров источников в Pb-Pb столкновениях при √sNN=2.76 ТэВ. Измерения проведены для диапазона центральности 0-50% и поперечных импульсов пионов 0.2< kT< 0.7 ГэВ/c. На рисунке 11 показаны радиусы в зависимости от центральности. Показано, что эксцентриситет в конечном состоянии, измеренный с помощью осцилляций Rside, значительно меньше эксцентриситета в начальном состоянии, но остается положительным. Гидродинамические 3+1D расчеты находятся в качественном согласии с полученными результатами [11].
• Измерены спектры K∗(892)0 и ϕ(1020) мезонов в pp и Pb-Pb столкновениях при √sNN= 2.76 ТэВ в диапазоне pT вплоть до 20 ГэВ/c. На рис. 12 показаны факторы ядерной модификации RAA для K∗(892)0 и ϕ(1020), демонстрирующие значительно подавление, как при высоких, так и при низких pT. При высоких pT подавление для этих частиц не отличается от подавления пи-мезонов, каонов и протонов, из чего можно заключить, что подавление в этой области pT не зависит от массы частицы или аромата для частиц, состоящих из легких кварков [12].
• Измерены pT-спектры странных и дважды-странных гиперонных резонансов (Σ(1385)±, Ξ(1530)0), рожденных в p-Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ в диапазоне быстрот −0.5< yCMS< 0 в различных классах плотности заряженных частиц ⟨dNch/dηlab⟩ (рис. 13) [13].
• Измерены сечения рождения J/ψ и ψ(2S) в зависимости от поперечного импульса (pT) и быстроты (y) в pp столкновениях при различной энергии в области передних быстрот (2.5< y< 4), см. рис. 14. Оба состояния реконструировались в мюонном канале распада, используя мюонный спектрометр [14].
• Изучены процессы рождения мюонов из распадов адронов с тяжелым ароматом в p-Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ в диапазоне 2< pT< 16 ГэВ/c. Измерения проведены в области передних (2.03< ycms< 3.53) и задних (−4.46< ycms< −2.96) быстрот. Сечения представлены на рис. 15 [15].
• Измерена псевдобыстротная плотность заряженных частиц в Pb-Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ в различных классах центральности (рис. 16). Измерения покрывают широкую область псевдобыстрот от −3.5 до 5, благодаря чему можно надежно оценить полное число заряженных частиц, рожденных в столкновении. Для наиболее центральных столкновений (0-5%) получено значение 21400±1300, в то время как для наиболее периферических (80-90%) получено значение 230±38. Это соответствует увеличению на (27±4)% по сравнению с результатами, полученными при √sNN=2.76 ТэВ ранее [16].
• Измерены сечения рождения прелестных адронов в полулептонном канале распада в области центральных быстрот в диапазоне поперечных импульсов 1< pT< 8 ГэВ/c в p-Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ и в диапазоне 1.3< pT< 8 ГэВ/c в 20% наиболее центральных Pb-Pb столкновений при √sNN=2.76 ТэВ. На рис. 17 представлены факторы ядерной модификации RPbPb и RpPb в сравнении с предсказаниями теоретических моделей [17].
• Изучались эффекты линейности и нелинейности в коэффициентах анизотропического потока высоких гармоник Vn для n=4, 5 и 6 в Pb-Pb столкновениях при √sNN=2.76 ТэВ. Измерения проводились в области псевдобыстрот |η|< 0.8 и поперечных импульсов 0.2< pT< 5.0 ГэВ/c в зависимости от центральности столкновения. На рис. 18 показан один из изучавшихся коэффициентов, χ, в сравнении с теоретическими расчетами [18].
• Измерены сечения рождения быстрых очарованных мезонов, D0, D+, D∗+ и D+s, в области центральных быстрот в протон-протонных столкновениях при √s=7 ТэВ, см. рис. 19. D-мезоны реконструировались по их распадам: D0→K−π+, D+→K−π+π+, D∗+→D0π+, D+s→ϕπ+→K−K+π+. По сравнению с предыдущими измерениями был расширен диапазон pT и уменьшены неопределенности приблизительно в два раза [19].
• Измерены двухчастичные угловые корреляции в pp столкновениях при √s=7 ТэВ. Анализ проведен для пи-мезонов, каонов, протонов и лямбда, для различных комбинаций частиц и античастиц. Для всех мезонов данные показывают наличие пика, который объясняется наличием мини-струй и воспроизводится в Монте-Карло моделированиях. Однако для барион-барионных и антибарион-антибарионных пар, наблюдается антикорреляционная структура ближнего пика, см. рис. 20. Эффект интерпретирован в контексте механизмов рождения барионов в процессе фрагментации [20].
• Изучались свойства ближнего корреляционного пика в зависимости от центральности и pT для Pb-Pb и pp столкновений при √sNN = 2.76 в диапазоне 1< pT< 8 ГэВ/c. В то время как ширина пика в Δφ направлении практически не зависит от центральности, наблюдается значительное уширение в Δη направлении от периферических к центральным столкновениям. Этот эффект значителен для области низких pT и практически пропадает при высоких. Результаты сравнивались с предсказаниями модели AMPT и другими теоретическими расчетами, показывающими, что такое уширение, а также отклонение формы пика от гауссовой формы в центральных столкновениях при низких pT связано с усилением радиального и продольного потоков [21, 22].
• Изучались азимутальные корреляции заряженных частиц в Pb-Pb столкновениях при √sNN = 2.76 ТэВ и p-Pb столкновениях при √sNN= 5.02 ТэВ. Изучались такие наблюдаемые как vn{2}, vn[2], а также rn для псевдобыстротного интервала |η|< 0.8 для различных центральностей столкновения для n=2,3,4. На рис. 22 показано отношение v2{2}/v2[2], показывающее наличие флуктуаций потоковых векторов, приводящих к отличию этой величины от единицы. Аналогичные измерения проведены для p-Pb столкновений [23].
• Проведены измерения pT-спектров и эллиптических потоков (v2) дейтронов и анти-дейтронов в области центральных быстрот (|y| < 0.5) в Pb–Pb столкновениях при √sNN = 2.76 ТэВ, см. рис. 23. Измерение pT-спектра проведено в диапазоне pT вплоть до 8 ГэВ/c для центральности 0–10% и вплоть до 6 ГэВ/c для центральностей 10–20% и 20–40%. v2 измерено в интервале 0.8 < pT < 5 ГэВ/c в шести классах центральности (0–5, 5–10, 10–20, 20–30, 30–40 и 40–50%), используя метод скалярного произведения [24].

Рисунки:

ALICE 2017 fig.1
Рисунок 1 – Псевдобыстротная плосность заряженных частиц в диапазоне |η|<0.5 в зависимости от энергии в системе ц.м. Линиями показаны аппроксимации степенной функцией. Серым показан диапазон одного стандартного отклонения. Данные эксперимента АЛИСА показаны в сравнении с результатами других экспериментов.

ALICE 2017 fig.2aALICE 2017 fig.2bALICE 2017 fig.2c
Рисунок 2 – сечение рождения Z бозонов (слева) для pTμ > 20 ГэВ/с, W+ (посредине) и W- (справа) для pTμ > 10 ГэВ/с в сравнении с предсказаниями пертурбативной КХД.

ALICE 2017 fig.3aALICE 2017 fig.3bALICE 2017 fig.3c
Рисунок 3 – сечение рождения ϕ мезонов в pp столкновениях при √s = 2.76 ТэВ (слева) и в p-Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ в области задних (посредине) и передних (справа) быстрот.

ALICE 2017 fig.4aALICE 2017 fig.4b
Рисунок 4 – Слева: разрешение tFillev (σtFillev) для всех 335-и pp ранов при √s= 7 ТэВ в 2010 г. Справа: эффективность tT0ev (круги), tTOFev (квадраты) и tBestev (ромбы) как функция множественности треков в TOF в pp столкновениях при √s= 7 ТэВ.

ALICE 2017 fig.5
Рисунок 5 – фактор ядерной модификации RAA для J/ψ в сравнении с предсказаниями транспортных моделей для центральности 0-20%.

ALICE 2017 fig.6
Рисунок 6 – Сравнение выхода ассоциированных частиц в ближнем пике (сверху) и ширины ближнего пика (снизу) для p-Pb столкновений при √sNN=5.02 ТэВ с предсказаниями моделей.

ALICE 2017 fig.7
Рисунок 7 – Коэффициенты vn для n=2,3,4 в диапазоне 0.2≤|Δη|≤0.9 (слева) и 0.9≤|Δη|≤1.9 (справа), полученные с помощью корреляционной функции P2.

ALICE 2017 fig.8
Рисунок 8 – pT-интегральные выходы по отношению к пи-мезонам (π++π−) как функция ⟨dNch/dη⟩ в быстротном диапазоне |y|<0.5. Результаты сравниваются с расчетами в Монте-Карло моделях и результатами в p-Pb и Pb-Pb столкновениях при энергиях БАК.

ALICE 2017 fig.9aALICE 2017 fig.9b
Рисунок 9 – Инвариантные дифференциальные сечения π0 и η мезонов в pp столкновениях при √s=2.76 ТэВ.

ALICE 2017 fig.10
Рисунок 10 – RPbPb для электронов из распадов адронов с тяжелым ароматом для 10% наиболее центральных Pb-Pb столкновений при √sNN = 2.76 ТэВ в сравнении с предсказаниями теоретических моделей.

ALICE 2017 fig.11
Рисунок 11 – средние радиусы R2out,0, R2side,0, R2long,0 и R2os,0 как функция центральности для различных диапазонов kT в сравнении с гидродинамическими расчетами.

ALICE 2017 fig.12
Рисунок 12 – Фактор ядерной модификации RAA для K∗0 и ϕ мезонов как функция pT в центральных (0-5%) Pb-Pb столкновениях. Результаты сравнены с RAA для π, K и p [31].

ALICE 2017 fig.13aALICE 2017 fig.13b
Рисунок 13 – спектры Σ∗+ (слева) и Ξ∗0 (справа) в различных классах множественности в быстротном диапазоне −0.5

ALICE 2017 fig.14aALICE 2017 fig.14b
Рисунок 14 – сечения инклюзивных J/ψ (слева) и ψ(2S) (справа) для различных энергий столкновения.

ALICE 2017 fig.15
Рисунок 15 – Сечения рождения мюонов из распадов адронов с тяжелым ароматом в p-Pb столкновениях при √sNN = 5.02 ТэВ в области передних и задних быстрот.

ALICE 2017 fig.16
Рисунок 16 – псевдобыстротная плотность заряженных частиц в широком диапазоне псевдобыстрот в Pb-Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ.

ALICE 2017 fig.17aALICE 2017 fig.17b
Рисунок 17 – Факторы ядерной модификации RpPb (слева) и RPbPb (справа) для электронов, рожденных в распадах прелестных адронов в сравнении с модельными предсказаниями.

ALICE 2017 fig.18
Рисунок 18 – Зависимость χ от центральности в Pb-Pb столкновениях при √sNN=2.76 ТэВ в сравнении с гидродинамическими моделями.

ALICE 2017 fig.19
Рисунок 19 – pT-дифференциальные инклюзивные сечения быстрых D0, D+, D∗+ и D+s мезонов в pp столкновениях при √s=7 ТэВ.

ALICE 2017 fig.20aALICE 2017 fig.20b
Рисунок 20 – Интегральные по Δη проекции корреляционных функций для пар pp + анти-p анти-p, pΛ + анти-p анти-Λ и ΛΛ + анти-Λ анти-Λ (слева) и p анти-p, p анти-Λ + анти-p Λ и Λ-анти-Λ (справа).

ALICE 2017 fig.21
Рисунок 21 – Параметры пика σΔφ (слева) и σΔη (справа) как функция центральности в различных диапазонах pT.

ALICE 2017 fig.22
Рисунок 22 – отношение v2{2,|Δη|>0.8}/v2[2,|Δη|>0.8] в Pb-Pb столкновениях при √sNN=2.76 ТэВ в сравнении с модельными расчетами.

ALICE 2017 fig.23aALICE 2017 fig.23b
Рисунок 23 – pT-спектры (слева) и эллиптические потоки дейтронов в Pb-Pb столкновениях при √sNN = 2.76 ТэВ в различных классах центральности.

Список литературы:

Все публикации на сайте ALICE

1. Charged-particle multiplicities in proton-proton collisions at √s = 0.9 to 8 TeV Eur. Phys. J. C 77 (2017) 33
2. W and Z boson production in p-Pb collisions at TeV √sNN =5.02 TeV JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS Issue: 2 Article Number: 077
3. phi-Meson production at forward rapidity in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV and in pp collisions at √s=2.76 TeV PHYSICS LETTERS B Volume: 768 Pages: 203-217
4. Determination of the event collision time with the ALICE detector at the LHC EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS Volume: 132 Issue: 2 Article Number: 99
5. J/Psi suppression at forward rapidity in Pb-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV PHYSICS LETTERS B Volume: 766 Pages: 212-224
6. Measurement of azimuthal correlations of D mesons with charged particles in pp collisions at √s=7 TeV and p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C Volume: 77 Issue: 4 Article Number: 245
7. Flow Dominance and Factorization of Transverse Momentum Correlations in Pb-Pb Collisions at the LHC PHYSICAL REVIEW LETTERS Volume: 118 Issue: 16 Article Number: 162302
8. Enhanced production of multi-strange hadrons in high-multiplicity proton-proton collisions NATURE PHYSICS Volume: 13 Issue: 6 Pages: 535-539 DOI: 10.1038/NPHYS4111
9. Production of pi(0) and eta mesons up to high transverse momentum in pp collisions at 2.76 TeV EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C Volume: 77 Issue: 5 Article Number: 339
10. Measurement of the production of high-p(T) electrons from heavy-flavour hadron decays in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV PHYSICS LETTERS B Volume: 771 Pages: 467-481
11. Azimuthally Differential Pion Femtoscopy in Pb-Pb Collisions at √sNN =2.76 TeV PHYSICAL REVIEW LETTERS Volume: 118 Issue: 22 Article Number: 222301
12. K*(892)(0) and phi(1020)meson production at high transverse momentum in pp and Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV PHYSICAL REVIEW C Volume: 95 Issue: 6 Article Number: 064606
13. Production of Sigma(1385)(+/-) and Xi(1530)(0) in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C Volume: 77 Issue: 6 Article Number: 389
14. Energy dependence of forward-rapidity J/psi and psi (2S) production in pp collisions at the LHC EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C Volume: 77 Issue: 6 Article Number: 392
15. Production of muons from heavy-flavour hadron decays in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV PHYSICS LETTERS B Volume: 770 Pages: 459-472
16. Centrality dependence of the pseudorapidity density distribution for charged particles in Pb-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV PHYSICS LETTERS B Volume: 772 Pages: 567-577
17. Measurement of electrons from beauty-hadron decays in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV and Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS Issue: 7 Article Number: 052
18. Linear and non-linear flow mode in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV PHYSICS LETTERS B Volume: 773 Pages: 68-80
19. Measurement of D-meson production at mid-rapidity in pp collisions at √s=7 TeV EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C Volume: 77 Issue: 8 Article Number: 550
20. Insight into particle production mechanisms via angular correlations of identified particles in pp collisions at √s=7 TeV EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C Volume: 77 Issue: 8 Article Number: 569
21. Evolution of the longitudinal and azimuthal structure of the near-side jet peak in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV PHYSICAL REVIEW C Volume: 96 Issue: 3 Article Number: 034904
22. Anomalous broadening of the near-side jet peak in Pb-Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV. Phys.Rev.Lett. 119 (2017) 102301
23. Searches for transverse momentum dependent flow vector fluctuations in Pb-Pb and p-Pb collisions at the LHC JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS Issue: 9 Article Number: 032
24. Measurement of deuteron spectra and elliptic flow in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV at the LHC EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C Volume: 77 Issue: 10 Article Number: 658

This entry was posted in Наука. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>