Эта небольшая заметка описывает мои впечатления от крупнейшей в мире конференции по физике тяжелых ионов (то есть по исследованию вещества при высочайших плотностях и температурах, которая достигается при высокоэнергетических столкновениях тяжелых ионов) – Quark Matter 2011. Конференция проходит нерегулярно – либо каждый год, либо каждые два года (чаще – каждый год). В этом году конференция была во Франции, в городке Анси, который расположен неподалеку от Женевы на берегу одноименного озера.
Конференция открылась 22-го мая со студенческих лекций. Уже тут нас ждало разочарование – вместо традиционных рюкзаков дали жалкие картонные коробки (зато eco-friendly – наверное думали французы), которые большинство сразу выбрасывали в помойки. Единственный интересный момент – это программа на флеш-карте (в виде карты размером с кредитку), которую многие потом использовали для передачи файлов, когда интернет перестал работать (а работал он только в первый день). Но хватит об организации – в этой записи я хотел больше сконцентрироваться на физических результатах, которые докладывались впервые именно здесь. Эта конференция стала во многом знаковой – впервые с 2001 года, когда были показаны первые результаты с RHIC, появились результаты с новых экспериментов – экспериментов LHC. Я постараюсь здесь кратко изложить основные доклады с первой plenary session, где докладывались обзорные доклады по всем основным экспериментам.
PHENIX. Первым вышел Штефан Бате – ветеран Феникса. Он начал свой доклад со схемы “от начальных условий к свойствам QGP”, т.е. провел четкую зависимость между условиями столкновения (хим. потенциал, температура, эффекты холодного ядерного вещества и начальное состояние) и параметрами кварк-глюонной плазмы (длина экранирования, η/s, энергетические потери).
Хим потенциал при энергиях, которые исследуются на RHIC, очень близок к нулю. Температуру QGP дают возможность “прощупать” экспериментальные результаты PHENIX, такие как спектр прямых фотонов и эллиптический поток прямых фотонов. Эффекты “холодной ядерной материи” (CNM) – позволили изучить столкновения дейтронов с ядрами (на RHIC используются ядра золота). В частности были показаны результаты Цезаря да Сильвы по экранированию J/Ψ. На следующем слайде была показана Rcp (отношение выходов в центральных событиях к периферическим) для струй в dA столкновениях. Оказалось, что оно меньше единицы (около 0.8 для most central к most peripheral) и почти не зависит от pT, что позволяет говорить об “анти-экранировании”. Показаны были и первые результаты с детектора MPC по корреляциям адронов.
Важный вопрос о начальных условиях – как распределена плотность материи в ядрах при столкновении? Здесь традиционно рассматривается две модели – Глаубера и CGC. Штефан показал результаты по потокам с Феникса – v2, v3 и v4 методом плоскости реакции с данных AuAu 200 GeV. Из графиков четко видно, что v3 почти не зависит от центральности из-за того, что происхождение v3 связано с флуктуациями начального распределения вещества. Полученные v2 и v3 лучше всего описываются моделью Глаубера с параметром η/s = 1/4π. Было замечено, что в корреляционной функции (зависимость выхода частиц от азимутального угла) есть пик в нуле и двойной “горб” в π (после коррекции на v2), который исчезает при корректировании на v2, v3 и v4 (хотя и не полностью).
Следующий рассмотренный в докладе вопрос – о зависимости энергетических потерь от длины пробега. Здесь тоже есть две модели – pQCD (пертурбативная квантовая хромодинамика) и AdS/CFT. Обе модели объясняют экспериментальные данные по R_AA, но только вторая – v2 (при этом получается, что dE/dx ~ l^3).
Наконец были показаны интереснейшие данные с “energy scan”, то есть когда ядра сталкивали с разными энергиями (Au, 39, 62, 200 GeV). Было показано, что v2, v3, v4 не изменяются. На меньших энегриях v2 начинает падать. Предварительные результаты с АЛИСЫ показывают, что там ситуация не изменяется (хотя энергия выросла на порядок). Также была показана картинка для R_AA для разных энергий.
В самом конце Штефан показал первые картинки с нового детектора VTX, который установили в экспериментальный зал только в этом году.
STAR. Следующим был японец со Стара, который достаточно сбивчиво рассказал их результаты: струи и корреляции на AuAu 200 GeV, energy scan, v_n… В общем и целом аналогично Фениксу, поэтому остановлюсь кратко, только отличия. Помимо J/Ψ (c-antic), STAR также исследовал другие экзотические мезоны – D и B (с b-кварком) и даже Υ (упсилон), результаты по которому стали одними из самых обсуждаемых на постер-сессии и даже были выдвинуты на флеш-доклад. Были показаны даже результаты по v2 J/Ψ.
Еще один результат – открытия ядер антигелия-4. Очень сложная техника позволяет выделить из огромного числа событий единичные (их получилось всего 18), содержащие эти античастицы. Их выход ложится на одну прямую (в логарифмической шкале) с другими антиядрами.
Результаты по потокам, на мой взгляд ничего нового не показали, кроме интересного наблюдения, что φ-мезоны при столкновениях 11.5 GeV отличаются от других мезонов, хотя там такие ошибки, что вполне возможно, что это и не так.
ALICE. Предвкушаемые всеми результаты с LHC первый начал показывать Йурген Щукрафт, spokesman АЛИСЫ. Начал он с исторической справки, где вспомнил QM 1987 года, когда показывались первые результаты с AGS/SPS, QM 2001 в Стони Бруке с первыми результами RHIC и закончил 2011 годом – Анси и первые результаты LHC.
Конечно, многие анализы пока только доводятся до ума – ведь данные были набраны только в самом конце прошлого года, поэтому начали с базовых анализов – спектры мезонов. Особенно интересно было посмотреть на отношение выходов барионов к мезонам (Λ0 к Ks).
Следующий результат – один из основных на этой QM – первые результаты по потокам. Уже есть preliminary результаты по потокам заряженных частиц, произведены их сравнения с результатами RHIC, проверен quark scaling (который, как выяснилось, не слишком хорошо работает). Также были показаны результаты по высшим гармоникам – v2, v3, v4, v5. Статья с этими результатами была опубликована буквально за несколько дней до QM, что позволяет оценить напряжение, творящаеся перед конференкцией! Было показано, что корреляционная функция раскладывается на Фурье-компоненты, причем двойной пик справа виден в периферических событиях даже без вычитания v2.
По R_AA были показаны результаты для всех заряженных частиц, Λ и K-мезонов. Интересны результаты и по I_AA (отношение near-side событий к away-side). R_AA для charm-мезонов (D, J/Ψ) – еще одни новые результаты.
ATLAS. Результаты с Атласа представил Питер Штайнберг. Он сразу перешел к flow результатам, что еще раз говорит об исключительном внимании к ним со стороны мирового научного сообщества. У него наконец появилась картинка с полным сравнением v2 для всех четырех экспериментов (ALICE, ATLAS, STAR, PHENIX) при одной центральности. Эллиптический поток (в зависимости от pT) оказался практически одинаковым (хотя возможно, что есть небольшое увеличение – это пока остается открытым вопросом). Зависимость v2 от быстроты для всевозможных энергий и центральностей показала, что она очень слабая при pT > 500 MeV. Высшие гармоники были посчитаны аж до v6 (!). Опять же (уже в третий раз) картинка с разложением двухчастичных корреляций.
Очень всех заинтересовали и результаты по струям.
CMS. Последними свои результаты представили ученые из CMS: v_n вполть до 5-ой гармоники, риджи… Главное достижение, которое очень впечатлило присутствовавших – R_AA заряженных частиц до 200 GeV!
Также CMS первые, кто представил результаты с LHC по прямым фотонам – точнее на данный момент только изолированным и с большими ошибками – но, все-таки, это большое достижение!
Были представлены и первые результаты по измерениям Z-бозонов и J/Ψ и Υ-мезонам.
