Диссертация (Исследование флуктуаций числа нуклонов-участников и отбор событий по центральности в экспериментах по столкновениям ультрарелятивистских ядер), страница 7

А именно, вданной модели предполагается, что с каждым нуклон-нуклонным столкновением определенная доля энергии лидирующей частицы расходуется на рождениевторичных частиц. Следовательно, последующие столкновения нуклонов про√исходят при меньших эффективных энергиях соударения . Сечение каждоготакого взаимодействия определяется нуклон-нуклонным неупругим сечениемpp √pp √( ) частиц. Модифицированная моinel( ), что приводит к рождению chдель Глаубера обладает всего одним дополнительным параметром — это доляимпульса, который остается у лидирующей частицы после нуклон-нуклонногосоударения.

При = 1 данная модель сводится к стандартной модели Глаубера.Важное следствие модифицированной модели Глаубера — уменьшение среднегочисла нуклон-нуклонных соударений и числа нуклонов-участников [30ҫ33].1.4.2Генератор HIJINGВ отличии от модели Глаубера, генератор HIJING включает в себя коллективные внутренние эффекты взаимодействия ядер, включая мягкие взаимодействия, так как он основан на двухкомпонентной геометрической модели формирования струй (minijet production). В таком случае в ядерной среде учитываетсяизменение партоной фунции распределения (PDF) с помощью регулированиязначения параметра глюонного экранирования (gluon shadowing), без которогоядерные взаимодействия считаются независимыми.1.4.3Неглауберовская модель столкновенийНеглауберовская модель ядро-ядерных столкновений, разработанная в Лаборатории физики сверхвысоких энергий СПбГУ [31, 35], учитывает слияние38кварк-глюонных струн и основана на партонной картине нуклон-нуклонноговзаимодействия.

В этой модели каждый партон может лишь раз взаимодействовать с другим партоном. Это приводит к тому, что нарушается предположение модели Глаубера о последовательных нуклон-нуклонных столкновенияхпри одном и том же неупругом сечении взаимодействия нуклонов. При этомсчитается, что нуклон принимает участие в столкновении, только если хотя быодин его партон претерпевает столкновение с партоном из другого ядра. Множественность рожденных частиц рассчитывается в струнной модели с учетомвзаимодействия слияния струн [36ҫ38].1.5Заключение к главе 1Экспериментально измеряемые величины, соответствующие центральностиҫ это множественность рожденных частиц, измеряемая детекторами с аксептансом в среднем интервале псевдобыстроты, и энергия спектаторов, обычноизмеряемая калориметрами на больших (по модулю) псевдобыстротах.Оценка числа участвующих в столкновении нуклонов может быть проведена с использованием модели Глаубера, которая рассматривает ядроҫядерныестолкновения, как процесс множественных нуклонҫнуклонных столкновений.Модель Глаубера позволяет вычислять как число нуклонов-участников, таки количество бинарных нуклон-нуклонных столкновений, которое варьруется от области перекрытия ядер, а следовательно от прицельного параметра(центральности).

Оба параметра играют важную роль в исследовании физикистолкновений тяжелых ионов, так как с их помощью проводятся оценки влияния когерентного характера взаимодействия нуклонов в ядрах [16].39Глава 2Эксперимент ALICEВ данной главе остановимся на описании ALICE эксперимента по столкновению тяжелых ионов на Большом адронном коллайдере.2.1Возможности эксперимента ALICEВ экспериментах на встречных пучках гораздо легче достичь высоких энергий столкновения, чем на экспериментах с фиксированной мишенью. Энергиина Большом адронном коллайдере (БАК) являются самыми высокими в миреи с ноября 2015 года достигли значений 5.02 ТэВ на нуклон-нуклонную парув системе центра масс при столкновении тяжелых ионов свинца и 13 ТэВ пристолкновении нуклонов (pp).ALICE (A Large Ion Collider Experiment) [39] на БАК является одним из четырех крупных экспериментов на встречных пучках.

Его особенностью является хорошая система идентификации частиц и трекинга, оптимизированная дляизмерения различных наблюдаемых, чувствительных к стадиям эволюции сталкивающихся систем. Это позволяет изучать свойства материи с экстремальновысокими плотностями энергии. Основная часть установки (рис 2.1) полностьюпокрывает центральный интервал псевдобыстроты (|| < 0.5) (здесь и далее ҫпо отношению к номинальной вершине столкновения) и обладает полным и вдостаточной степени равномерным азимутальным аксептансом. Это позволяет регистрировать частицы, вылетающие под любым азимутальным углом (вплоскости, перпендикулярной основному пучку).

Трекинговая система состоитиз нескольких слоев детекторов (TPC, ITS, TRD, TOF). ITS (Inner TrackingSystem - внутренняя трековая система), в свою очередь, содержит несколько трекинговых подсистем (SPD, SSD, SDD). Вся система вместе с магнитом40(0.5 Тл), окружающим детекторы, называется центральной баррельной системой детекторов. Вне центрального диапазона по псевдобыстроте располагаютсяРис.

2.1: Схематичное изображение детекторной системы эксперимента ALICE([39])парные детекторы VZERO (на рис. 2.1 обозначены как V0), служащие триггерами на события и одновременно помогающие оценить геометрию столкновения(центральность и плоскость реакции). На интервале больших псевдобыстротпо обе стороны от вершины столкновения находятся калориметры ZDC (ZeroDegree Calorimeter - калориметр абсолютного нуля), служащие для восстановления геометрии столкновения и для триггеринга событий (вместе с VZERO).2.2Описание детекторных систем ALICEДалее представлено краткое описание детекторов ALICE, используемых дляизмерения множественности заряженных частиц в интервале средних псевдобыстрот в зависимости от центральности. Описание включает в себя краткоеизложение конструкции детекторов и функционал, используемый для определения вершины взаимодействия, измерения множественности и триггеринга со-41бытий.

Определению центральности для данного анализа посвящена отдельнаяглава (см. главу 3).2.2.1 Детекторная система ITSДетекторы центральной баррельной системы располагаются вокруг осистолкновения в интервале псевдобыстроты || < 0.9, покрывая полный азиму-тальный угол. Внутренняя трековая система (ITS) ҫ детектор, который находится ближе всего к пучку. Наряду с ITS важной частью центральной баррельной системы является времяпроекционная камера ҫ Time Projection Chamber(TPC), вместе с которой ITS позволяет выполнять трекинг рожденных частиц и их индентификацию в широком диапазоне импульса (от 100 МэВ/c до100 ГэВ/c).Конструкция системыСистема ITS [40] состоит из 6 цилиндрических слоев кремниевых детекторов, построенных с использованием трех различных технологий: пиксельный(Silicon Pixel Detector, SPD), дрейфовый (Silicon Drift Detector, SDD) и стриповый детекторы (Silicon Strip Detector, SSD).

В таблице 2.1 представлены конструктивные характеристики детекторов.Таблица 2.1: Характеристики шести слоев ITS [40].Слой/Тип1 / SPD2 / SPD3 / SDD4 / SDD5 / SSD6 / SSD [см]3.97.615.023.938.043.0± [см]14.114.122.229.743.148.9Числомодулей8016084176748950Активная площадьВнутреннееКоличествомодуляразрешение [мм2 ] материала × [мм2 ] /0 [%]12.8×70.712 1001.1412.8×70.712 1001.1470.2×75.335 251.1370.2×75.335 251.2673×4020 8300.8373×4020 8300.86Первые два слоя ҫ пиксельные детекторы (SPD). Каждый SPD модуль состоит из двумерной сенсорной матрицы кремниевых диодов обратного смещения,связанных с чипами.

Система позволяет проводить быстрое считывание сигналас интервалом 256 мкс. SPD используется для отбора событий (в качестве триггера совместно с VZERO, см. раздел 2.2), для определения множественности в42интервале средних быстрот (см. раздел 4.1.2) и, вместе с остальными детекторами центральной баррельной системы, для трекинга и определения вершиныстолкновения.Два слоя дрейфовых детекторов (SDD) расположены в середине системы.Чувствительная область SDD разделена на два региона, в которых электроныдрейфуют в противоположных направлениях от центрального катода. Сигналыот электронов регистрируются на анодах.

Это позволяет, используя информацию о скорости дрейфа электронов, получить координату точки ионизации, тоесть о позиции заряженной частицы в чувствительной области SDD.Два слоя стриповых детекторов (SSD) состоят из 1536 стриповых двухсторонних кремниевых сенсоров, связанных алюминиево-каптоновыми микрокабелями с 12 считывающими чипами HAL25.

Стриповые детекторы могут определять двумерное положение трека с хорошим процентом исключения ложныхтреков (ghost tracks) (подробнее см. раздел 2.2). SSD и SDD используются дляидентификации частиц с небольшими поперечными импульсами. Более детальное рассмотрение конструкции детекторов можно найти в [40].Восстановление первичной вершины столкновенияНа эксперименте ALICE поперечные координаты вершины реконструируетсяс точностью порядка ±15 мкм, а погрешность z-координаты вершины (вдольоси пучка) составляет порядка ±300 мкм.Сигналы, оставленные рожденными частицами в детекторах центральнойбаррельной системы, служат для реконструкции треков и вершины взаимодействия. Первичная вершина взаимодействия восстанавливается с использованием информации из двух пиксельных слоев SPD.

Рассматриваются всевозможные пары хитов (положение сигналов в координатном пространстве) в двухслоях и их корреляции. Для каждого сигнала из первого слоя выбираются близкие по углу сигналы из второго слоя. Использование корреляций внутри узкогодиапазона по азимутальному углу обеспечивает снижение комбинаторного фона (по сравнению с корреляциями всех точек). Также это позволяет учестьчастицы с большим импульсом, которые меньше подвержены влиянию многократного рассеяния и, как следствие, дают более точную оценку положения43вершины.