Обзоры hep-ex: тематический рубрикатор | |
Процессы в столкновении ядер | |
Коллаборация PHENIX, работающая на коллайдере тяжелых ионов RHIC,
сообщает о сильном подавлении выхода пи-нуль мезонов для центральных
столкновений тяжелых ядер.
В коллайдере RHIC сейчас сталкиваются пучки полностью ионизированных
ядер золота (причем ультрарелятивистских, гамма-фактор ядер порядка 100)
и изучаются последствия реакции Au + Au. Главная цель таких столкновений --
изучить поведение барионного вещества при больших плотностях и температурах.
В частности, предполагается изучить явление деконфайнмента и перехода
ядерного вещества в состояние кварк-глюонной плазмы.
Один из наиболее прямых методов -- проверка того, как
изменяются вероятности рождения тех или иных частиц
при переходе от протон-протонных столкновений к ядерным.
В данной работе рассматривалось рождение пи-нуль мезонов.
Из опытов того же детектора PHENIX (когда коллайдер RHIC работал
еще в режиме протон-протонных столкновений) известно, сколько
пи-нуль мезонов (пионов) в среднем вылетает в одном акте протон-протонных столкновений
(см. по этому поводу также работу
hep-ex/0304038).
Теперь же стакливаются ядра с большим числом нуклонов.
Если бы нуклоны не мешали друг другу, то число пионов увеличилось бы
во столько раз, сколько в среднем нуклон-нуклонных реакций происходит
за одно столкновение ядер. Однако нуклоны мешаются друг другу,
и потому можно ожидать, что пионов родится несколько меньше.
В этой работе дается ответ, насколько меньше. Вводится число RAA,
которое описывает относительное изменение числа пионов (в перерасчете на одно
нуклон-нуклонное столкновение) по сравнению с простой протон-протонной реакцией.
Если бы нуклоны друг другу не мешали, RAA равнялось бы 1,
а если мешают -- то меньше единицы.
На Рисунке показаны данные PHENIX для величины RAA как функции
поперечного импульса вылетевших пионов для периферических (то есть,
не лоб в лоб, а когда перекрытие ядер невелико, менее 10%) и центральных
(то есть, почти лоб в лоб) столкновений ядер.
Видно, что для периферических столкновений величина RAA
близка к единице, а для центральных -- в несколько раз меньше.
Вывод -- нуклоны мешаются друг другу очень сильно.
Качественно, это все понятно. А вот количественно...
Есть несколько теорий, которые пытаются описать такое подавление рождения
пионов, но многие из них дают предсказания для зависимости
RAA от поперечного импульса пионов, отличное от представленных данных.
Таким образом, эффект принципально понятен, но вот с описанием пока проблемы.
Столкновение тяжелых релятивистских ядер отличается
от простого столкновения отдельных нуклонов тем,
что на короткое время оно может привести к возникновению
кварк-глюонной плазмы: особого состоянию вещества,
имевшему место в природе только в первые мгновения после Большого
Взрыва (см. статью В.Салеева из Соросовского Образовательного Журнала). Одним из экспериментально наблюдаемых проявлений
кварк-глюонной плазмы явлется повышенный
процент рожденных странных и мультистранных гиперонов
(мультистранный = содержащий более одного странного
кварка, то есть Кси и Омега гипероны), причем чем больше странность
гиперона, тем сильнее должно быть увеличение
его выхода по сравнению с протон-ядерными столкновениями.
Намеки на то, что такое усиление действительно имеет место,
впервые были обнаружены в конце 1990-х годов
в эксперименте WA97 в ЦЕРНе. В новом, улучшенном
эксперименте NA57 этот эффект подтвердился.
В данном докладе кратко описаны результаты
сравнения рождения Лямбда, Кси и Омега гиперонов
в столкновении ядер свинца с протон-ядерными
столкновениями.
Более подробную вводную информацию -- как по самому эксперименту, так и по его физической подоплеке -- можно найти на
официальном сайте экспериментов WA97 и NA57
Одним из важнейших вопросов, изучаемых в столкновении
ультрарелятивистских тяжелых ядер, является
переход адронной материи в состояние кварк-глюонной плазмы.
Предполагается, что процесс рождение J/psi мезона при таком
фазовом превращении должен резко претерпеть изменения,
делая J/psi мезон своего рода "маркером" деконфайнмента.
Однако прежде чем делать выводы о характере J/psi-подавления
в кварк-глюонной плазме, необходимо выяснить, чему равно
сечение рождения J/psi при столкновении ядер без деконфайнмента.
Поскольку сечение рождения J/psi в столкновении протонов
известно достаточно хорошо, вопрос можно переформулировать так:
как изменяется сечение рождение J/psi мезона с ростом массового
числа ядер?
Этот вопрос и исследуется в данной работе,
причем наряду с J/psi, изучается и массовая зависимость
psi(2s).
|