Физические результаты эксперимента ALICE за 2018 год

Вот и пришла очередная отчетная пора…
Результаты 2017 года были здесь. В 2018 году вышло 28 статей, о них ниже.

• Получены результаты измерений новых наблюдаемых величин, описывающих форму струй, для заряженных струй в центральных Pb-Pb столкновениях при √sNN =2.76 ТэВ: первый угловой радиальный момент g; дисперсия импульса pTD и разница между поперечными импульсами ведущего трека и следующего за ним, LeSub (см. рис. 1). С помощью этих наблюдаемых величин можно получить информацию о фрагментации струй и дать ограничения на различные аспекты теоретического описания взаимодействия струй и среды.
• Измерены процессы рождения нейтральных пи-мезонов и η-мезонов в диапазоне центральных быстрот в центральных и полуцентральных Pb-Pb столкновениях при √sNN =2.76 ТэВ в диапазоне поперечных импульсов 1 < pT < 20 ГэВ/c. Результаты были получены с помощью метода фотонной конверсии и с помощью детекторов PHOS и EMCal. В этой работе были впервые получены спектры η-мезонов, а также поднята верхняя граница диапазона поперечных импульсов при измерении π0-мезонов с 12 до 20 ГэВ/c. Отношение η/π0 не отличается для двух классов центральности и достигает при высоких pT значения 0.457 ± 0.013стат ± 0.018сист. Фактор ядерной модификации π0 и η мезонов показан на рис. 2 и сравнивается с предсказаниями теоретических моделей.
• Впервые измерены процессы рождения e+e- пар в диапазоне центральных быстрот (|η | < 0.8) в pp-столкновениях при √s = 7 ТэВ. На рис. 3 показан измеренный параметр Rγ – отношение инклюзивного спектра фотонов к распадному, для виртуальных фотонов, для 1 < pT < 8 GeV/c. Показано, что эта величина не отличается от 1 в пределах погрешностей, и согласуется с вычислениями пертурбативной КХД в следующем за лидирующем порядке.
• Впервые измерены коэффициенты потока vn для Xe-Xe столкновений при √sNN =5.44 ТэВ для заряженных частиц. Проведено сравнение с измерениями в Pb-Pb столкновениях при √sNN =5.02 ТэВ (см. рис. 4). Результаты находятся в согласии с предсказаниями гидродинамических моделей.
• Измерены анизотропные потоки v2, v3, v4 для идентифицированных адронов: π±, K±, p+анти-p, Λ+анти-Λ, K0s, φ для Pb-Pb столкновений при √sNN =5.02 ТэВ. На рис. 5 показаны v2, v3, v4 для заряженных адронов в сравнении с измерениями при более низкой энергии, 2.76 ТэВ.
• Проведены измерения распределений заряженных струй в p-Pb столкновениях при √sNN =5.02 ТэВ. Струи восстанавливались из заряженных треков с помощью алгоритма анти-kT. Распределение скоррелированных фрагментов струй строилось с помощью переменной Δrecoil. На рис. 6 показано отношение этой величины в различных классах центральности. Показано, что в зависимости от pT струи отсутствует эффект подавления, что дает ограничения на величину эффекта гашения струй в p-Pb столкновениях.
• Измерены инвариантные спектры рождения нейтральных пи-мезонов и 𝜂-мезонов в p-Pb столкновениях при √sNN =5.02 ТэВ. Результаты были получены с помощью метода фотонной конверсии и с помощью детекторов PHOS и EMCal. Результаты получены в широком диапазоне поперечных импульсов, 0.3 < pT < 20 ГэВ/с для π0 и 0.7 < pT < 20 ГэВ/c для 𝜂 (см. рис. 7). Измеренное отношение η/π0 выходит на постоянное значение при pT > 4 ГэВ/c, которое составляет 0.483 ± 0.015стат ± 0.015sys. Отклонение от mT-склейлинга наблюдается при pT < 2 ГэВ/c. Значение фактора ядерной модификации RpPb согласуется с 1 выше 2 ГэВ/c, что подтверждает гипотезу о том, что подавление выхода в Pb-Pb столкновениях обусловлено потерями энергии партонов в горячем цветовом веществе.
• Измерены спектры рождения J/ψ в передних и задних быстротах в p-Pb столкновениях при √sNN =8.16 ТэВ в канале распадов на мюонные пары в диапазоне pT < 20 ГэВ/c (рис. 8). Результаты сравнивались с предыдущими результатами при более низкой энергии, 5.02 ТэВ и теоретическими расчетами.
• Проведены измерения коэффициентов анизотропных потоков v2-v6 заряженных частиц методами двух- и многочастичных кумулянтов в Pb-Pb столкновениях при √sNN =5.02 и 2.76 ТэВ в диапазоне 0.2 < pT < 50 ГэВ/c. Проведено сравнение результатов для этих двух энергий в зависимости от центральности (см. рис. 9).
• Получены параметры поляризации инклюзивных J/ψ в pp столкновениях при √s = 8 ТэВ. На рис. 10 показаны три параметра поляризации (λθ , λϕ, λθϕ) как функция pT. Величины согласуются с 0, что противоречит существующим предсказаниям моделей.
• Измерены спектры рождения φ мезонов в Pb-Pb столкновениях при √sNN =2.76 ТэВ (см. рис. 11). Эти измерения позволяют лучше понять процессы формирования странности в горячем веществе, образующимся в ядро-ядерных столкновениях. φ мезон измерялся в канале распада на мюонную пару. Результаты сравнивались с результатами, полученными в каонном канале распада. Получен фактор ядерной модификации для двух диапазонов псевдобыстрот.
• Впервые измерены спектры рождения Ξ0c барионов в pp столкновениях при √s=7 ТэВ в канале распада e+Ξ−νe (см. рис. 12). Предсказания моделей с различными механизмами адронизации недооценивают измеренные спектры.
• Впервые измерена величина продольной асимметрии и ее зависимость от псевдобыстроты в Pb-Pb столкновениях при √sNN =2.76 ТэВ. Продольная асимметрия появляется из-за неравного количества нуклонов-участников в двух сталкивающихся ядрах. На рис. 13 показан коэффициент в линейном члене полиномного разложения псевдобыстротного распределения.
• Проведены измерения рождения адронов с b-кварком в канале их распада на J/ψ мезон в p-Pb столкновениях при √sNN = 5.02 ТэВ. С помощью этих измерений и измерений инклюзивных спектров рождения J/ψ получены спектры рождения нераспадных (быстрых) J/ψ, а также фактор ядерной модификации RpPb для них (см. рис 14).
• Проведены измерения азимутальных корреляций между инклюзивными J/ψ мезонами и заряженными адронами в p-Pb столкновениях. J/ψ реконструировались в мюонном канале распада в области передних (2.03
• Измерены спектры рождения Z0 бозонов в Pb-Pb столкновениях при √sNN =5.02 ТэВ в области передних быстрот (в канале Z0→μ+μ−). Также получен фактор ядерной модификации RAA для центральности 0–20%, он составляет 0.67 ±0.11 (стат.)±0.03 (сист.)±0.06 (corr.сист.), отклонение от 1 составляет 2.6σ. Результаты согласуются с теоретическими предсказаниями (см. рис. 16).
• Измерен спектр рождения Λ+C барионов в pp столкновениях при √s=7 ТэВ и p-Pb столкновениях при √sNN =5.02 ТэВ. Теоретические модели не могут воспроизвести данные (см. рис 17). Также в работе представлен фактор ядерной модификации RpPb, который согласуется с 1.
• Измерено инвариантное сечение рождения инклюзивных π0 и η мезонов в pp столкновениях при √s = 8 ТэВ (см. рис 18). Спектры π0 измерены в диапазоне 0.3 < pT < 35 ГэВ/c, а η – в 0.5 < pT < 35 ГэВ/c. Расчеты в теории возмущений КХД в следующем за лидирующем порядке переоценивают спектры, хотя и согласуются с измеренными отношениями η/π0 в пределах погрешностей. Результаты показывают универсальность отношения η/π0, измеренных в экспериментах NA27, PHENIX и ALICE в pp столкновениях от √s = 27.5 ГэВ до √s = 8 ТэВ. Отклонение от эмпирического mT-скейлинга наблюдается для pT < 3.5 ГэВ/c со значимостью 6.2σ.
• Измерен коэффициент эллиптического потока v2 быстрых D0, D+ и D*+ мезонов в полуцентральных (30–50%) Pb-Pb столкновениях при √sNN =5.02 ТэВ. Измеренный v2 имеет близкое значение к v2 заряженных пи-мезонов. Измерения сравниваются с предсказаниями теоретических моделей (см. рис 19).
• Проведены измерения рождения ядер 4He и анти-4Hе в Pb-Pb столкновениях при √sNN =2.76 ТэВ. Быстротные плотности для центральности 0-10% составляют dN/dy4He=(0.8±0.4(стат)±0.3(сист))×10−6 и dN/dyанти-4He=(1.1 ±0.4(стат) ±0.2(сист)) ×10−6, соответственно. Эти результаты находятся в согласии с термальной статистической моделью с значением температуры химического фризаута, равной Tchem=156 МэВ. Отношение анти-4He/4He составляет 1.4 ±0.8(стат) ±0.5(сист).
• Измерены спектры рождения дейтронов и антидейтронов в pp столкновениях при √s=0.9, 2.76, и 7 ТэВ, а также тритонов, ядер 3He и их антиядер при √s = 7 ТэВ, см. рис. 21.
• Проведены систематические исследования корреляции между различными потоковыми гармониками в Pb-Pb столкновениях при √sNN =2.76 ТэВ. Измерения проводились с помощью величин симметричных кумулянтов с помощью метода многочастичных кумулянтов. На рис. 22 представлены коэффициенты корреляции между высокими и низкими гармониками. Результаты сравнивались с предсказаниями теоретических моделей.
• В работе «The ALICE Transition Radiation Detector: Construction, operation, and performance» обсуждается детектор TDR эксперимента ALICE. Представлены различные параметры, характеризующие его работу, в частности, на рис. 23 показано улучшение идентификации электронов по сравнению с измерениями только с помощью TPC и TOF.
• Проведены оценки ограничения величины кирального магнитного эффекта (CME) с помощью методики Event Shape Engineering (позволяющей отбирать события с одной центральностью, но различными начальными геометриями) Pb-Pb столкновениях при √sNN = 2.76 ТэВ. На рис. 24 показан сигнал CME в зависимости от центральности. Получен верхний предел для вклада сигнала CME в трехчастичных коррелятор для центральности 10-50% – 26–33% с значимостью 95%.
• Впервые измерены массы струй в Pb–Pb и p–Pb столкновениях при √sNN=2.76 ТэВ и √sNN=5.02 ТэВ, соответственно. Как энергия, так и масса струй, как ожидается, являются чувствительными к эффекту «гашения струй» в горячей кварк-глюонной материи. Показано, что масса струй в Pb-Pb столкновениях с p-Pb столкновениями в пределах погрешностей, но не воспроизводится в моделях, описывающий эффект гашения струй, при этом согласуется с расчетами PYTHIA в пределах неопределенностей, см. рис. 25.
• Измерены спектры рождения инклюзивных J/ψ и средние поперечные импульсы как функция псевдобыстроты заряженных частиц dNch/dη в p–Pb столкновениях при √sNN = 5.02 ТэВ. Наблюдается увеличение нормированного выхода J/ψ при увеличении dNch/dη, см. рис. 26.
• Проведены измерения азимутально-дифференциальной пионной фемтоскопии по отношению к плоскости события третьей гармоники в Pb-Pb столкновениях при √sNN = 2.76 ТэВ. Эта величина чувствительна к пространственно-временной характеристике источника, а также к полям коллективных скоростей в момент фризаута, что позволяет получить важные данные о динамике эволюции системы. Показано, что величины радиусов Rside и Rout, которые характеризуют размер источника рождения пионов в направлении, соответственно, перпендикулярном и параллельном поперечному импульсу пиона, осциллируют в фазе по отношению к углу плоскости события третьей гармоники, что подтвержают расчеты в 3+1 гидродинамической модели (см. рис. 27).
• Проведены измерения процессов рождения инклюзивных J/ψ в Xe–Xe столкновениях при √sNN=5.44 ТэВ. На рис. 28 показан фактор ядерной модификации RAA для инклюзивных J/ψ в сравнении с результатами измерений в Pb–Pb столкновениях при √sNN=5.02 ТэВ и расчетами в транспортной модели.

Рисунки:


Рисунок 1 – Распределение величин, определяющих форму струи для центральности 0-10% в сравнении с предсказаниями модели JEWEL.

Рисунок 2 – RAA для π0 (слева) и η (справа) мезонов в сравнении с расчетами NLO pQCD.

Рисунок 3 – Отношение инклюзивным к распадным фотонам, полученное из диэлектронного спектра, измеренного в pp столкновениях при √s = 7 ТэВ в сравнении с NLO pQCD расчетами.

Рисунок 4 – Сравнение vn{2}/εn{2}, проинтегрированных в диапазоне 0.2 <pT<3.0 ГэВ/c как функция 1/SdNch/dη в Xe–Xe и Pb–Pb столкновениях.

Рисунок 5 – v2, v3, v4 в зависимости от pT для π±, K± и p+анти-p для Pb-Pb столкновениях при √sNN = 2.76 и 5.02 ТэВ.

Рисунок 6 – Отношение величины Δrecoil в центральных к периферичным p-Pb столкновениям при √sNN=5.02 ТэВ для различных детекторов оценки центральности и различным величинам R.

Рисунок 7 – Инвариантные спектры рождения π0 и η мезонов в p–Pb столкновениях при √sNN = 5.02 ТэВ. Отношение данных к фиту с помощью функции Цаллиса показано справа.

Рисунок 8 – pT-дифференциальные сечения рождения J/ψ в p-Pb столкновениях при √sNN = 8.16 ТэВ.

Рисунок 9 – Коэффициенты анизотропии vn в зависимости от центральности для Pb-Pb столкновений при √sNN = 5.02 и 2.76 ТэВ.

Рисунок 10 – Усредненные по pT (в диапазоне быстрот 2.5 < y < 4.0) параметры поляризации инклюзивных J/ψ для 3 < pT < 15 ГэВ/c. Предсказания моделей показаны заполненными областями.

Рисунок 11 – Сравнение выхода φ-мезонов в зависимости от pT с предсказаниями моделей EPOS и HIJING в двух диапазонах быстрот и двух классах центральности.

Рисунок 12 – Спектр рождения инклюзивных Ξ0c-барионов, умноженных на величину бренчинга для распада e+Ξ−νe , в pp-столкновениях при √s=7 ТэВ.

Рисунок 13 – (a) коэффициент быстротного сдвига для области асимметрии в зависимости от αcutZN. (b) Коэффициент c1, характеризующий изменение в псевдобыстротном распределении частиц, в зависимости от αcutZN.

Рисунок 14 – RpPb для быстрых J/ψ в зависимости от быстроты (слева) и pT (справа) в сравнении с модельными предсказаниями.

Рисунок 15 –v2J/ψ{2,sub} для p-Pb столкновений в сравнении с центральными и полуцентральными Pb-Pb столкновениями при √sNN=5.02 ТэВ и модельными предсказаниями.

Рисунок 16 – Инвариантный выход μ+μ− из распадов Z0 в быстротном диапазоне 2.5

Рисунок 17 – Спектр рождения Λ+C барионов в pp столкновениях при √s= 7 ТэВ (слева) и в p-Pb столкновениях при √sNN = 5.02 ТэВ в сравнении с теоретическими предсказаниями.

Рисунок 18 – Инварантные сечения рождения π0-мезонов (слева) и 𝜂-мезонов (справа) в сравнении с модельными расчетами.

Рисунок 19 – средний v2 D0, D+ и D*+ мезонов в зависимости от pT в сравнении с теоретическими моделями.

Рисунок 20 – dN/dy для ядер от протонов (A =1) до 4He (A =4) и соответствующих античастиц в центральных (0–10%) Pb–Pb столкновениях при √sNN=2.76 ТэВ.

Рисунок 21 – Выходы антипротонов, антидейтронов и антиядер 3He в pp столкновениях при
√s = 7 TeV.

Рисунок 22 – Зависимость от центральности коэффициентов SC(m,n) (a) и NSC(m,n) (b) для гармоник m = 3−5 и n = 2,3 в Pb-Pb столкновениях при √sNN = 2.76 ТэВ.

Рисунок 23 – Разница в стандартных отклонениях между измеренной удельной потерей энергии в TPC для трека и ожидаемой потерей энергии электроном, полученной с помощью TOF
(±3𝜎TOF e ) и TRD (90% эффективность электронов) для идентификации электронов.

Рисунок 24 – Доля CME, полученная с помощью фитирования данных с различными моделями, в зависимости от центральности.

Рисунок 25 – Полностью корректированная средняя масса струи в сравнении с моделями PYTHIA Perugia2011 и генераторами, включающими в себя описание эффекта гашения струй (JEWEL and Q-PYTHIA), для центральности 0-10% Pb-Pb столкновений.

Рисунок 26 – Относительный выход инклюзивных J/ψ мезонов, измеренный в трех быстротных диапазонах, как функция относительной псевдобыстротной плотности заряженных частиц.

Рисунок 27 – Амплитуда относительных осцилляций радиусов R2out,3/R2side,0, R2side,3/R2side,0 и R2os,2/R2side,0 в зависимости от центральности для 4 диапазонов kT.

Рисунок 28 – Фактор ядерной модификации RAA для инклюзивных J/ψ в Xe–Xe столкновениях при √sNN=5.44 ТэВ в сравнении с Pb–Pb столкновениями при √sNN=5.02 ТэВ и теоретическими моделями.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ В НАУЧНЫХ ЖУРНАЛАХ В 2018 Г.
Публикации в реферируемых журналах:
1. Medium modification of the shape of small-radius jets in central Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV. JHEP 10 (2018) 139
2. Neutral pion and eta meson production at midrapidity in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV. Phys. Rev. C 98 (2018) no. 4, 044901
3. Dielectron production in proton-proton collisions at √s=7 TeV. JHEP 9 (2018) 064
4. Anisotropic flow in Xe-Xe collisions at √sNN =5.44 TeV. Phys. Lett. B 784 (2018) p. 82-95
5. Anisotropic flow of identified particles in Pb-Pb collisions √sNN =5.02 TeV. JHEP 9 (2018) 006
6. Constraints on jet quenching in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV measured by the event-activity dependence of semi-inclusive hadron-jet distributions. Phys. Lett. B 783 (2018) p. 95-113
7. Neutral pion and eta meson production in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV. Eur. Phys. J. C 78 (2018) no. 8, 624
8. Inclusive J/psi production at forward and backward rapidity in p-Pb collisions at √sNN =8.16 TeV. JHEP 7 (2018) 160
9. Energy dependence and fluctuations of anisotropic fow in Pb-Pb collisions at √sNN =5.02 and 2.76 TeV. JHEP 7 (2018) 103
10. Measurement of the inclusive J/psi polarization at forward rapidity in pp collisions at √s=8 TeV. Eur. Phys. J. C 78 (2018) no. 7, 562
11. phi meson production at forward rapidity in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV. Eur. Phys. J. C 78 (2018) no. 7, 559
12. First measurement of Xi(0)(c) production in pp collisions at root s=7 TeV. Phys. Lett. B 781 (2018) p. 8-19
13. Longitudinal asymmetry and its effect on pseudorapidity distributions in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV . Phys. Lett. B 781 (2018) p. 20-32
14. Prompt and non-prompt J/psi production and nuclear modification at mid-rapidity in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV. Eur. Phys. J. C 78 (2018) no. 6, 466
15. Search for collectivity with azimuthal J/psi-hadron correlations in high multiplicity p-Pb collisions at √sNN =5.02 and 8.16 TeV . Phys. Lett. B. 780 (2018) p. 7-20
16. Measurement of Z(0)-boson production at large rapidities in Pb-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV. Phys. Lett. B. 780 (2018) p. 372-383
17. Lambda(+)(c) production in pp collisions at root s=7 TeV and in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV. JHEP 4 (2018) 108
18. pi(0) and eta meson production in proton-proton collisions at √s=8 TeV. Eur. Phys. J. C 78 (2018) no. 3, 263
19. D-Meson Azimuthal Anisotropy in Midcentral Pb-Pb Collisions √sNN =5.02 TeV. Phys. Rev. Lett. 120 (2018) no. 10, 102301
20. Production of He-4 and (4)<(He) over bar> in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV at the LHC. Nucl. Phys. A 971 (2018) p. 1-20
21. Production of deuterons, tritons, He-3 nuclei, and their antinuclei in pp collisions at √s=0.9, 2.76, and 7 TeV. Phys. Rev. C. 97 (2018) no. 2, 024615
22. Систematic studies of correlations between different order flow harmonics in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV . Phys. Rev. C. 97 (2018) no. 2, 024906
23. The ALICE Transition Radiation Detector: Construction, operation, and performance. NIM A 881 (2018) p. 88-127
24. Constraining the magnitude of the Chiral Magnetic Effect with Event Shape Engineering in Pb-Pb collisions at √sNN =2.76 TeV. Phys. Lett. B 777 (2018) p. 151-162
25. First measurement of jet mass in Pb-Pb and p-Pb collisions at the LHC. Phys. Lett. B 776 (2018) p. 249-264
26. J/psi production as a function of charged-particle pseudorapidity density in p-Pb collisions at √sNN =5.02 TeV. Phys. Lett. B 776 (2018) p. 91-104
27. Azimuthally-differential pion femtoscopy relative to the third harmonic event plane in Pb-Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV. Phys. Lett. B 785 (2018) p. 320-331
28. Inclusive J/psi production in Xe-Xe collisions at √sNN = 5.44 TeV. Phys. Lett. B 785 (2018) p. 419-428