Quark-Gluon Plasma Martin Ries
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- Stephanie Adler
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Transkript
1 Quark-Gluon Plasma Martin Ries
2 Gliederung Was ist eigentlich QGP? Experimentelle Evidenzen: J/ψ Unterdrückung an NA50 Jetquenching an PHENIX Ausblick Zusammenfassung
3 Quarks und Gluonen Konsequenzen: Confinement Q² groß / kleiner Abstand: asymptotische Freiheit
4 Freie Quarks?
5 Quark-Gluon-Plasma 1980 von Shuryak vorgeschlagen QCD: Übergang bei Tc 173 MeV 1012 K Krit. Energiedichte: εc 0,7 GeV/fm³
6 Kritische Temperatur ε ~ T4 ÜbergangStefan-Boltzmann: zu Quark- u. Gluon-Freiheitsgraden
7 Im Phasendiagramm:
8 Warum ist das überhaupt interessant? Neuer Zustand von Materie Entstehung des Universums QCD sagt (messbaren) Phasenübergang voraus => Direkter Test für QCD! mu 3 MeV/c² md 6 MeV/c² mp 938 MeV/c²???
9 Erzeugung im Labor BANG!! Feuerball : ca. 10 fm Expansion, Abkühlung T Tc: Hadronisierung p + π -> Λ T Tch< Tc: Chemisches Ausfrieren => Hadronverteilung fest Dauer: ca s t
10 Erzeugung im Labor
11 Erzeugung im Labor Vor der Kollision
12 Erzeugung im Labor Feuerball entsteht
13 Erzeugung im Labor Expansion, Hadronisierung
14 Stoßparameter:
15 Rapidität y => y ist Maß für α
16 Energiedichte
17 Erste Messungen: CERN NA50
18 Im Phasendiagramm: NA50
19 Anforderungen an ein Messteilchen Frühe Entstehung Muss von QGP beeinflusst werden Stabilität Eigenschaften bekannt t
20 J/ψ Entsteht in der Kollision Stabil Wird durch QGP unterdrückt (Abschirmung)! (Matsui & Satz, 1986) Zerfall: J/ψ µ+µ Masse: mj/ψ = 3,1 GeV/c²
21 Drell-Yan Prozess Entsteht gleichzeitig mit J/ψ Keine starke WW Masse: mdy 6 GeV/c² >> mj/ψ => ideales Referenzsignal
22 Strategie Messe Rate von DY und J/ψ gegen ETges Vergleiche die beiden Raten: Suche nach Sprüngen bei εc 0,7 GeV/fm³:
23 Aber Achtung: Unterdrückung auch in hadronischer Materie: Normale Unterdrückung NA38 S-U Kollisionen
24 NA50 Facts Experiment am CERN SPS Pb Fixed Target 158 GeV/nucleon Pb-Strahl ECM = 17 GeV/nucleon εmax 3,5 GeV/fm³
25 NA50 Aufbau Hodoskop: Trigger Absorber Magnet Target Zero-Degree Kalorimeter Elektromagnetisches Kalorimeter Myonkammern
26 Messkurve
27 Experimentelle Schwierigkeiten Hauptproblem: zu wenig DY => statistischer Fehler Lösung: zweite Analyse Referenz: Minimum Bias Events
28 Minimum Bias Analyse Minimum Bias Event: Kollision findet statt Messung: Zero Degree Kalorimeter
29 Minimum Bias Analyse Rechne Minimum Bias Rate in DY Rate um: Nachteil: Systematische Fehler
30 Zwei Analysen Standard Analyse: DY +: kein systematischer Fehler - : schlechte Statistik Minimum Bias Analyse => +: gute Statistik - : systematische Fehler Benutze beide zur Auswertung
31 Auswertung
32 NA50 Ergebnisse Deutlicher Abfall bei ε = 2,3 GeV/fm³: χc Meson wird unterdrückt Weiterer Abfall bei ε = 3 GeV/fm³: J/ψ wird unterdrückt QGP!
33 RHIC PHENIX: Jetquenching
34 Im Phasendiagramm: RHIC NA50
35 Jet-Entstehung t
36 Jetquenching pp-kollision: Jets frei Was passiert in Materie? Unterdrückung?
37 In hadronischer Materie Energieverlust durch Stöße etc.
38 In QGP Gluon-Bremsstrahlung => Jets in QGP unterdrückt!
39 de/dx Hadronische Materie: QGP: muss größer sein
40 Strategie Messe Jets mit hohem pt ε < εc: d-au Kollision ε > εc: Au-Au Kollision
41 PHENIX Facts Experiment am RHIC Läuft seit 2000 Au-Au Kollision, ECM = 200GeV/nucleon εmax 5 GeV/fm³ Ziel: genaue Vermessung von QGP
42 Aufbau Pad Chambers Time Expansion Chamber Driftkammer
43 Jet-Erkennung Jet??
44 Hadronenrate bei hohem pt Messung an
45 Experimentelle Schwierigkeiten Wirklich Jetquenching gemessen? Auch möglich: Hadronenstreuung Was ganz anderes
46 Lösung: Winkelverteilung der π s 0 Messe Winkel zwischen zwei π0s ε << εc: d-au ε < εc : dezentrale Au-Au ε > εc : zentrale Au-Au Vergleiche die Winkelverteilung
47 Lösung: Winkelverteilung der π s 0 Winkelverteilung gleich für zentrale Au-Au und andere Events => tatsächlich Jetquenching gemessen
48 Ergebnis Jetquenching bei ε > εc Wahrscheinlichster Mechanismus: GluonBremsstrahlung im QGP
49 de/dx Hadronische Materie: QGP: Viel größer als erwartet! => Wirklich Plasma-artig?
50 Elliptischer Fluss Messungen an PHENIX, STAR: Druckgradient im Feuerball Anisotrope Ausbreitung Perfekt viskose Flüssigkeit?
51 Ausblick
52 Im Phasendiagramm: LHC RHIC NA50
53 Zusammenfassung Theorie: Bei hoher Energiedichte Phasenübergang: QGP Messung an SPS: J/ψ Unterdrückung Messung an RHIC: Jetquenching => Bestätigung der Theorie Noch offen: wie sieht QGP genau aus? => RHIC, LHC
54 Vielen Dank!
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