Диссертация (Исследование флуктуаций числа нуклонов-участников и отбор событий по центральности в экспериментах по столкновениям ультрарелятивистских ядер), страница 4

Показано влияние ширины класса центральности на среднеезначение измеряемой величины, а также его среднеквадратичное отклонение.Рассмотрены результаты моделирования столкновений с помощью генераторасобытий на основе модели Глаубера для ядро-ядерных столкновений, генератора событий HIJING для столкновений протон-ядро, а также генератора событий HIJING с откликом установок детектора ALICE с помощью программымоделирования GEANT, что дает возможность ввести влияние установки нарезультаты анализа. Приведено описание основных особенностей и параметровгенераторов.

Для генератора событий HIJING рассмотрено влияние параметра19глюонного экранирования на значение плотности множественности рожденныхзаряженных частиц в быстротном окне || < 2, а также на множественность ина число нуклонов-участников на примере протон-ядерного столкновения приэнергии 5.02 ТэВ.В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.Основные положения, выносимые на защиту:1.

Разработан метод минимизации фоновых флуктуаций наблюдаемых величин в ультрарелятивистских столкновениях ядер, основанный на выбореширины класса центральности, при котором среднеквадратичное отклонение с дальнейшим сужением класса остается неизменным. Данный методявляется универсальным для разных сталкивающихся систем.2. Данный метод уменьшения фоновых флуктуаций апробирован на моделиГлаубера с двухкомпонентным описанием множественности заряженныхчастиц, а также на генераторе событий HIJING для случаев ядро-ядерныхи протон-ядерных столкновений при энергиях LHC (2.76 ТэВ и 5.02 ТэВ)и SPS (16.8 ГэВ и 17.3 ГэВ), для легких (7 Be - 9 Be) и тяжелых ядер (Pb).3. Данный метод применен к монте-карловским данным, полученным с учетом транспорта в Geant 3 и отклика детектирирующих систем установкиALICE, для столкновений ионов свинца при энергии 2.76 ТэВ.

В результате, для условий реального эксперимента установлены пороги суженияклассов центральности, минимизирующие фоновые флуктуации, связанные с вариацией числа нуклонов-участников.4. В рамках эксперимента ALICE проведена калибровка процедуры определения центральности с введением новых эстиматоров для столкновенийядер свинца при энергии 5.02 ТэВ на нуклон. На основании откалиброванных данных измерена плотность множественности заряженных частиц вцентральной области быстрот как функция центральности.20Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 6 рецензируемых печатных изданиях (1-6), индексируемых в базах данных РИНЦ, Web ofScience и Scopus, и отражены в материалах конференций (7):1. T.

A. Drozhzhova, V. N. Kovalenko, A. Yu. Seryakov and G. A. Feoҥlov,ҡCentrality and multiparticle production in ultrarelativistic nuclear collisionsә,Phys. Atom. Nucl. 79, no. 5, 737 (2016) [Yad. Fiz. 79, no. 5, 508 (2016)].2. J. Adam, T.Drozhzhova, et al. (ALICE Collaboration), ҡCentrality dependenceof the charged-particle multiplicity density at mid-rapidity in Pb-Pb collisions√at =5.02 TeVә, Phys. Rev. Lett.

116, 222302 (2016).3. J. Adam, T. Drozhzhova, et al. (ALICE Collaboration), ҡCentrality dependenceof the pseudorapidity density distribution for charged particles in PbҫPb√collisions at N N =5.02 TeVә, Phys. Lett. B 772 (2017) 567-577.4. Tatiana Drozhzhova for ALICE collaboration, ҡCentrality and collision eventplane determination in ALICE at the LHCә, Journal of Physics: Conf.Series798 (2017) 012061.5. Tatiana Drozhzhova, ҡDetermination of classes of events in multiplicity and itsrelevance to centrality in high energy Pb-Pb and p-Pb collisions in differentMC modelsә, PoS(Baldin ISHEPPXXII) 070, (2015).6.

Tаtiana Drozhzhova, Grigory Feoҥlov, Vladimir Kovalenko, Andrey Seryakov,ҡGeometric properties and charged particles yields behind Glauber model inhigh energy pA and AA collisionsә, PoS(QFTHEP2013) 053, (2013).7. T. Drozhzhova, ҡFluctuations of a number of wounded nucleons and binaryNN collisions in nucleus-nucleus interactions in a ҥxed target experimentә,Proceedings of International Student Conference ҡScience and progressә, St.Petersburg, 2010.21Глава 1Центральность и модель Глаубера1.1ЦентральностьПри одних и тех же энергиях и составе сталкивающихся ядер при разной геометрии столкновений плотность энергии в области перекрытия ядер различна,это приводит к разным условиям, в которых находится образованная материя.Геометрической характеристикой столкновения, связанной с плотностьюэнергии в области перекрытия, является центральность.

Нагляднее всего можно проиллюстрировать это понятие, используя модель сталкивающихся дисков(рис. 1.1).Рис. 1.1: Ядро-ядерное столкновение с прицельным параметром b. Серым обозначена область перекрытия с участием нуклонов в столкновении, белой областью показаны нуклоны-спектаторы.Нуклоны ядра мишени, которые претерпели столкновения с нуклонами изналетающего ядра будем называть нуклонами-участниками. Напротив, нуклоны, которые пролетели, не участвуя во взаимодействии, будем называтьнуклонамиҫспектаторами.22Прицельный параметр ҫ вектор, ортогональный направлению пучка, связывает центры двух сталкивающихся ядер в проекции на поперечную плоскость.Его направление показывает ориентацию плоскости реакции, а длина характеризует центральность столкновения.

Чем меньше его значение, тем столкновение считается более центральным, при большем значении ҫ столкновенияприобретают периферийный характер. Прицельный параметр невозможно измерить на экспериментах.Прицельный параметр описывает геометрию столкновения такой, какая онабыла в момент до взаимодействия. Чтобы связать его с наблюдаемыми величинами, обычно используют модель Глаубера, лежащую в основе большинствасовременных теоретических и феноменологических моделелей, описывающихфизику столкновения ядер.Изменение прицельного параметра связано с изменением области перекрытия ядер, что приводит к изменению числа нуклонов-участников. С этим числом связано и количество бинарных нуклон-нуклонных столкновений, которое также может быть вычислено из модели Глаубера. Оба параметра (числонуклон-участников и число бинарных нуклон-нуклонных столкновнеий) играют важную роль в исследовании физики столкновений тяжелых ионов, так какс их помощью проводятся оценки влияния когерентного характера взаимодействия нуклонов в ядрах [16].В результате взаимодействия продукты столкновения разлетаются в разныхнаправлениях и могут быть зарегистрированы детекторами.

На экспериментеих принято разделять на три группы: первую группу составляют рожденные частицы, регистрируемые детекторами, а две другие - нуклоны-спектаторы двухсталкивающихся ядер, разлетающиеся в двух противоположных направленияхот точки столкновения в области больших по модулю псевдобыстрот. Разумеется, подобное разделение условное, однако оно позволяет с некоторой точностьюразличить частицы, претерпевшие различные с точки зрения физики процессывзаимодействия.Эскпериментально измеряемые величины, косвенно характеризующие центральность ҫ это множественность рожденных частиц, измеряемая детекторами с аксептансом в среднем интервале псевдобыстроты, и энергия спектаторов,обычно измеряемая калориметрами на больших (по модулю) псевдобыстротах.23Множественность рожденных частиц может быть вычислена и в моделях,что дает возможность проводить сравнение экспериментально измеренных величин и аналогичных распределений, вычисленных в моделях.

Кроме того, прииспользовании в качестве единицы нормировки числа участников или числастолкновений, появляется возможность опосредованно сравнивать физическиеизмерения для сталкивающихся систем с различным числом нуклонов (протонпротоные (pp), протон-ядерные (pA), ядро-ядерные (AA) столкновения).1.2Флуктуации физических наблюдаемыхИзучение от события к событию флуктуаций наблюдаемых величин в столкновениях протонов и ядер может дать информацию как о механизме реакции,так и об особенностях множественного рождения частиц в адрон-адронных взаимодействиях при высоких энергиях.Относительные флуктуации переменной можно представить, как:x2,x =⟨⟩(1.1)где x2 ҫ дисперсия наблюдаемой величины ,⟨⟩ ҫ среднее значение наблюдаемой величины.Дисперсия наблюдаемой величины есть:x2 = ⟨2 ⟩ − ⟨⟩2 .(1.2)Вклад в относительные флуктуации физических наблюдаемых вносят статистические погрешности, а также динамические источники.

Динамическая частьможет быть связана с новой физикой. Для ее выделения важно знать вклад статистических, а так же других источников: эффект ограниченности аксептансадетектора, флуктуации поперечной энергии, множественности рожденных заряженных частиц, прицельного параметра, числа первичных столкновений, числаучастников, эффект перерассеивания вторичных источников, резонансные распады, корреляции Бозе-Эйнштейна [17, 18].241.3Геометрическое представлениестолкновенийВ реальном эксперименте не увидеть такого явного разделения на нуклоныҫспектаторы и нуклоныҫучастники.

В сравнении с моделью, представленной нарис. 1.1, более сложная оценка числа участвующих в столкновении нуклоновможет быть проведена с использованием модели Глаубера. Она рассматриваетядроҫядерные столкновения, как процесс множественных нуклонҫнуклонныхстолкновений. В модели Глаубера распределение нуклонов в ядрах имеет случайный характер, определяемый профилем ядерной плотности, в то время,как элементарные нуклон-нуклонные столкновения характеризуются полнымнеупругим сечением рассеяния in .Изначально модель Глаубера применялась только для упругих столкновений. В таком случае нуклон не меняет своих свойств в отдельно взятом столкновении, поэтому все нуклонные взаимодействия могут хорошо быть описаныодним и тем же сечением рассеяния.Для случая неупругих столкновений в модели Глаубера предполагается,что после каждого неупругого столкновения остается возбужденный нуклоноҫподобный объект, который взаимодействует с другими нуклонами с тем женеупругим сечением рассеяния.