Диссертация (Исследование флуктуаций числа нуклонов-участников и отбор событий по центральности в экспериментах по столкновениям ультрарелятивистских ядер), страница 3

Автор принимал активное участие в разработке программы для осуществления калибровки центральности столкновений, которыев дальнейшем были внедрены в библиотеки AliROOT, и теперь широко используются членами коллаборации для анализа данных.Автор не только модернизировал и оптимизировал используемые программы, но также реализовал возможность измерения множественности и центральности на дифракционном детекторе AD эксперимента ALICE, который былвведен в эксплуатацию во второй половине периода сбора данных RUN-II.Этот детектор позволил расширить диапазон по быстроте (4.8 < < 6.3,−7.0 < < −4.9 (рис. 2.4)) и улучшил способность определения дифракци-онных событий в протон-протонных и ионных столкновениях за счет добавления счетчиков частиц для малых углов вылета частиц вблизи оси пучка впсевдобыстротном диапазоне.

В отличии от детектора VZERO, который подвержен радиационной деградации, детектор AD является более стабильным.Средняя множественность рожденных частиц, которую может измерить детектор VZERO, резко падает со временем в одном периоде набора данных, а показатели AD не меняются.Корреляции множественности в разных диапазонах по псевдобыстроте с использованием детектора VZERO, AD и SPD были обнаружены уже на протонпротонных столкновениях при энергии 13 ТэВ, на которых производилась на-14стройка анализа. Это дает возможность использовать детектор AD для подсчета центральности столкновений в быстротном диапазоне 4.8 < < 6.3 ,−7.0 < < −4.9 при столкновениях ядер.Измерения множественности заряженных частиц в диапазоне средних псев-добыстрот (|| < 0.5) являются первыми исследованиями в столкновениях тя√желых ядер при энергии = 5.02 ТэВ на нуклон-нуклонную пару в системецентра масс.Для 5% центральных событий при энергии√ = 5.02 ТэВ было проведе√но сравнение с данными, полученными ранее для энергии = 2.76 ТэВдля систем нуклон-нуклон, нуклон-ядро, ядро-ядро.

Использование среднегочисла пар нуклонов-участников, вычисленного из модели Глаубера, позволило провести сравнение измеренной множественность между этими различнымисталкивающимися системами.√Результаты калибровки центральности для столкновений ядер свинца при = 5.02 ТэВ были добавлены в библиотеку AliROOT, что позволяет ис-пользовать их участникам эксперимента ALICE для различого рода анализаданных с отбором событий по центральности. Разработанные с участием автора программы для подсчета множественности (AliMultSelection) и калибровкицентральности (AliMultSelectionCalibrator) являются универсальными, как дляпротон-ядерных, так и для ядро-ядерных столкновений.

Они были добавленыв библиотеку AliPhysics в AliROOT и будут использоваться для калибровкицентральности будущих наборов данных на эксперименте ALICE.Апробация работы. Представленные в работе результаты докладывалисьна совещаниях коллабораций ALICE и NA61/SHINE, на научных семинарах Лаборатории физики высоких энергий СПбГУ, кафедры физики высоких энергийСПбГУ и кафедры ядерно-физических методов исследования СПбГУ. Крометого, все изложенные в настоящей диссертации результаты были представленыавтором на следующих конференциях и научных школах:1. ҡCentrality dependence of the charged-particle multiplicity density at mid√rapidity in Pb-Pb collision at = 5.02 TeVәthe Ettore Majorana International School of Subnuclear Physics, Erice, Сицилия 14-23 Июнь 2016,152. ҡCentrality dependence of the charged-particle multiplicity density at mid√rapidity in Pb-Pb collision at = 5.02 TeVәTatianaDrozhzhova,AlbericaToiaDPG(DeutschePhysikalischeGesellschaft), Март 2016, Дармштадт, Германия,3.

ҡCentrality and multiparticle production in ultrarelativistic nuclear collisionsә, International Conference ҡNucleus 2015әTatiana Drozhzhova, Grigory Feoҥlov, Vladimir Kovalenko, Andrey Seryakov,2015, Петергоф, Санкт-Петербург,4. ҡDetermination of classes of events in multiplicity and its relevance to centralityin high energy Pb-Pb and p-Pb collisions in different MC modelsәQuark Conҥnement and the Hadron Spectrum XI , Санкт-Петербург, 8-12Сентября 2014,5. ҡDetermination of classes of events in multiplicity and its relevance to centralityin high energy Pb-Pb and p-Pb collisions in different MC modelsәBaldin ISHEPP XXII, (The XXI International Baldin Seminar on HighEnergy Physics Problems ҡRelativistic Nuclear Physics and QuantumChromodynamicsә ), Дубна, Сентябрь 15-20, 2014,6. ҡDetermination of classes of events in multiplicity and its relevance to centralityin high energy Pb-Pb and p-Pb collisions in different MC modelsәThe Second Asia-Europe-Paciҥc School of High-Energy Physics, Пури, Индия,4 - 17 Ноября 2014,7.

ҡCentrality classes, shadowing and model dependence in proton-ion collisionsәthe Ettore Majorana International School of Subnuclear Physics, Erice, Сицилия 2014,8. ҡValidation of centrality determination and optimal classes width in AAcollisionәthe Ettore Majorana International School of Subnuclear Physics, Эриче, Сицилия 2014,9. ҡCentrality determination and optimal class width in AA collisionsәдоклад на коллаборационном совещании NA61/NA49, Дубна 2014,1610. ҡEvaluation of Centrality Classes Based on Glauber Monte-Carlo Model inHeavy-ion collisions at high Energyә2nd Russian-Spanish Congress Particle and Nuclear Physics at all Scales andCosmology 2013,11. ҡCentrality classes in nucleus-nucleus collisions in Glauber MC model: classwidth and centrality resolutionәMCnet School 2012, ЦЕРН, Швейцария,12.

ҡObservables, ѕuctuations and determination of centrality classes in nucleusnucleus collision at high energyәEttore Majorana Erice School 2012, Сицилия,13. ҡFluctuation of multiplicity in nucleus-nucleus interaction for NA61/SHINEexperimental setup in CERNәCERN, Summer student report at 2011 workshop of NA61/SHINEcollaboration,14. ҡFluctuations of a number of wounded nucleons and binary NN collisions innucleus- nucleus interactions in a ҥxed target experimentә.International Student Conference ҡScience and progressә, DAAD, СанктПетербург 2010.Вклад автора.В период подготовки диссертации ее автор являлся непосредственным участником: 1) эксперимента NA61/SHINE по столкновению ионов на фиксированной мишени (на ускорителе SPS), 2) эксперимента ALICE (на LHC) в ЦЕРНи принимал участие в сеансах сбора данных, калибровке, контроле качества ианализе данных в этих экспериментах.Вклад автора диссертации в калибровку данных по центральности, получен√ных в эксперименте ALICE при = 5.02 ТэВ с конца 2015 года до начала 2016года, а также в разработку и отладку программ для калибровки и определенияцентральности в этом эксперименте, оказался решающим.

В частности, автором обеспечена возможность использования нового детектора AD для подсчетамножественности в дальних быстротных окнах и определения центральности.17Для оценки качества данных при калибровке разработана вспомогательная QAпрограмма, которая позволяет определить группы схожих по характеристикамнаборов данных на эксперименте, что способствует ускорению процесса калибровки.Результаты проведенной работы по калибровке центральности используются во всех измерениях ALICE, где необходима классификация событий по центральности столкновения.Постановка задачи о разработке способа отбора классов центральности сцелью уменьшения флуктуаций для измерения плотности начального состояниябыла предложена Лабораторией физики сверхвысоких энергий СПбГУ.

Авторлично занимался этой задачей. Разработка и реализация данного метода, всевычисления выполнены автором самостоятельно.Объем и структура диссертации.Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем109 страниц, включая 4 таблицы, 47 рисунков и список цитированной литературы из 72 наименований.Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы,формулируются основные задачи, научная новизна и практическая ценностьработы, приводится краткое содержание отдельных частей.В первой главе вводится определение основных понятий, которые используются при описании столкновений релятивистских ядер: нуклонов-участников,нуклонов-спектаторов, центральности, прицельного параметра и их связь с экспериментальными данными. Приводится обоснование целесообразности сравнения экспериментальных и модельных данных.

Представлен обзор моделиГлаубера. Рассматривается геометрическое представление столкновений длянуклон-нуклонных, нуклон-ядерных и ядро-ядерных столкновений.Во второй главе описывается техническая сторона эксперимента ALICE.В частности, представлено краткое описание детекторов ALICE, используемыхдля измерения множественности заряженных частиц. Это описание касаетсяконструкций детекторов и функционала, используемого для определения вершины взаимодействия, измерения множественности и отбора (триггеринга) событий.18В третьей главе описывается экспериментальная оценка центральностиразными детекторными системами ALICE в разных кинематических областях:внутренним трековым детектор (ITS) и времяпроекционной камерой (TPS),детектором VZERO и калориметром нуля (ZDC), фиксирующим нуклоныспектаторы.

Описан метод определения центральности в эксперименте ALICE,а также процедура ее калибровки.Приведены графики по контролю качества данных и оценка стабильностисигнала с течением времени для средних амплитуд детекторов VZERO и AD√для столкновения ядер свинца при = 5.02 ТэВ для периода LHC15o.В четвертой главе описана процедура измерения множественности заряженных частиц в среднебыстротном диапазоне (|| < 0.5) на экспериментеALICE.

Для столкновений ядер свинца при энергии 5.02 ТэВ приведены значения плотности множественности заряженных частиц в данном диапазоне вкаждом классе центральности, определенном по множественности, измереннойс помощью VZERO в сравнении с данными при более низких энергиях (2.76ТэВ). Приведена зависимость множественности от энергии и от центральности,а также сравнение результатов с моделями.В пятой главе описан новый метод оптимальной классификации по центральности столкновений, который дает возможность минимизации флуктуаций наблюдаемых величин. Показана его реализация и применимость на примере моделирования ядро-ядерных, протон-протонных столкновений при энергииLHC (2.76 ТэВ и 5.02 ТэВ соответственно), и столкновениях, как тяжелых (Pb),так и легких ионов (Be), при энергии SPS. Приведена реализация определенияклассов центральности по прицельному параметру и по множественности заряженных частиц.