Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Ядерно-физическое обоснование проведения измерений димюонного канала распада векторных мезонов в СВМ эксперименте

Диссертация: Ядерно-физическое обоснование проведения измерений димюонного канала распада векторных мезонов в СВМ эксперименте
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Результаты исследований, проведенных автором, с использованием времяпро-летной методики привели к созданию проекта дополнительной времяпролет-ной системы (Time-of-Flight, TOF) в составе мюонного спектрометра-^ -результаты работы могут быть использованы на стадии физического обоснования и разработки других детектирующих систем в области ядерно-физических экспериментов, использующих мюонные… Читать ещё >

Ядерно-физическое обоснование проведения измерений димюонного канала распада векторных мезонов в СВМ эксперименте (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. НАУЧНАЯ ПРОГРАММА СВМ ЭКСПЕРИМЕНТА
    • 1. 1. Введение
    • 1. 2. Исследование фазовой диаграммы КХД
    • 1. 3. Чармоний
    • 1. 4. Ядерные модификации легких векторных мезонов
  • ГЛАВА 2. СВМ УСТАНОВКА
    • 2. 1. Общие требования
    • 2. 2. Основные детекторные системы
    • 2. 3. Моделирование мюооных измерений
      • 2. 3. 1. Генераторы частиц
      • 2. 3. 2. Оптимизация адронного фильтра и концепция мюонной системы
      • 2. 3. 3. Сегментация мюонных слоев
      • 2. 3. 4. Мюонные детекторы
      • 2. 3. 5. Реконструкция события
      • 2. 3. 6. Результаты моделирования физических измерений
      • 2. 3. 7. Физические параметры восстановленных векторных мезонов
      • 2. 3. 8. Времяпролетные измерения
      • 2. 3. 9. J/|/-триггер

Актуальность работы.

Эксперимент СВМ — (The Compressed Baryonic Matter) по изучению плотной барионной материи является одним из основных в будущем проекте FAIR (The future Facility of Antiproton and Ion Research) по исследованию взаимодействий антипротонов и ионов в Дармштадте, Германия.

Цель СВМ эксперимента — исследование фазовой диаграммы сильно-взаимодействующей материи (фазовая диаграмма квантовой хромодинамики (КХД)) в области умеренных температур и высокой барионной плотности. Предусмотренная программа исследования включает изучение основных вопросов КХД, таких, как конфайнмент, восстановление киральной симметрии и уравнение состояния материи при высоких плотностях. Наиболее перспективными являются исследования, связанные с рождением.

— векторных мезонов, распадающихся на дилептонные пары,.

— странных и.

— очарованных частиц.

Планируется выполнить всесторонние измерения характеристик адронов, электронов и фотонов, рожденных в столкновениях тяжелых ядер.

Цель диссертационной работы.

Цель работы — физическое обоснование проведения измерений димюон-ного канала распада векторных мезонов в СВМ проекте.

Научная новизна и практическая ценность работы.

При выполнении данной работы были получены следующие новые результаты:

1. Впервые обоснована возможность реализации мюонных измерений в рамках СВМ1 эксперимента, не нарушающая концепцию установки и позволяющая провести полный спектр измерений при удалении адронных фильтров.

2. Разработана оригинальная концепция мюонной системы, позволяющая проведение измерений при высокой интенсивности налетающих ядер (до 106 в сек.) и большой множественности вторичных частиц (до 1000 треков).

3. Показана возможность проведения измерений мюонного канала распада легких векторных мезонов и чармония при различных начальных энергиях в диапазоне 8−35 АГэВ (А — массовое число налетающих ядер).

4. Разработана концепция J/y-триггера для мюонных измерений в СВМ эксперименте.

Результаты исследований имеют большую практическую ценность: -на основе проведенных автором исследований мюонная система была введена в состав СВМ спектрометра, и в настоящее время разработка мюонной системы является приоритетным направлением для СВМ эксперимента- -начат комплекс работ по созданию и апробированию детекторов для мюонной системы с учетом требований, полученных на основе проведенных автором исследований;

— результаты исследований, проведенных автором, с использованием времяпро-летной методики привели к созданию проекта дополнительной времяпролет-ной системы (Time-of-Flight, TOF) в составе мюонного спектрометра-^ -результаты работы могут быть использованы на стадии физического обоснования и разработки других детектирующих систем в области ядерно-физических экспериментов, использующих мюонные измерения- -результаты работы используются в настоящее время в ПИЯФ им Б. П. Константинова, ОИЯИ, СПбГПУ, ИТЭФ, ГНЦ ИФВЭ, GSI.

Личный вклад автора.

Положения, изложенные в разделе «новые результаты», пункты 1−4, предложены и разработаны лично автором.

Основные результаты.

1. Проведенное исследование убедительно доказывает возможность проведения измерений димюонного канала распада векторных мезонов в СВМ эксперименте.

2. Разработанная мюонная система позволяет проводить измерения мюо-нов для различных типов столкновений (например, р+С или Au+Au) при различных начальных энергиях (от 8 до 35 АГэВ) без каких-либо модификаций мюонной системы.

3. В результате исследования получены требования по координатному разрешению детекторов, на основе которых начата разработка детекторов для мюонной системы.

4. Результаты исследований с применением времяпролетной методики показали необходимость таких измерений и привели к созданию проекта по разработке детекторов, позволяющих проводить измерения времени пролета в мюонной системе.

5. В результате исследования показана возможность разработки простого, но эффективного триггера для измерений 1Л|/-мезона, позволяющего в более чем 2000 раз понизить количество регистрируемых периферийных столкновений при незначительном уменьшении эффективности восстановления J/|/-мезона.

6. Главным результатом исследований, положенных в основу предложенной работы, стало включение мюонной системы как равноправной составной части СВМ спектрометра и решение о проведении независимых измерений димюонного канала распада векторных мезонов.

Основные выводы.

1. Мюонные измерения в диапазоне энергий FAIR (8−35 АГэВ) дают возможность наблюдения и изучения различных физических процессов, происходящих в сверхплотной материи.

2. Показана возможность наблюдения вероятного изменения массы частиц в результате процессов, происходящих в ядерной среде при высокоэнерге-тичных столкновениях.

3. В результате исследований показано, что разработанная концепция мюонной системы позволяет проводить подобные измерения, не меняя существенно СВМ установку в целом.

4. Простая сегментация детекторных слоев с учетом 5% загруженности детекторов дает хорошие результаты в сравнении с координатным разрешением детекторов в 100 цм.

5. Дополнительные измерения времени пролета и определение массы частиц позволят сократить число найденных фоновых треков, что может увеличить отношение сигнала к фону в 2 и более раз без значительного уменьшения эффективности восстановления векторных мезонов.

6. Показана возможность создания 1Л|/-триггера, позволяющего более чем в 2000 раз снизить интенсивность регистрируемых периферийных столкновений без существенного изменения эффективности восстановления 1Л|/-мезона.

Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссертации, основывается на современных общепризнанных теоретических расчетах, выполненных на основе КХД, и различных теоретических моделях (см. например [3]). В процессе моделирования использованы реалистичные параметры детекторов, технологии которых доступны в настоящее время.

Положения, выносимые на защиту:

1. Концепция мюонной системы СВМ эксперимента.

2. Проект проведения измерений мюонного канала распада легких векторных мезонов и чармония при энергии налетающих ядер в диапазоне 8−35 АГэВ в СВМ эксперименте.

3. Методика по разработке мюонного триггера, позволяющая проведение измерений мюонного канала распада чармония при интенсивности налетающих ядер (до 10б в сек.).

Основные публикации и апробация работы.

По результатам выполненных исследований были опубликованы работы:

1. Baublis V., Khanzadeev A., Kiseleva A., Riabov Y., Samsonov V., Senger P., Zhalov M. J/ц/ detection via ц+цdecay in CBM // GSI Scientific Report. -2004.-P. 19.

2. Kiseleva A., Vassiliev I., Baublis V., Gorbunov S., Kisel I. Vector meson detection via x+idecay in CBM // GSI Scientific Report QCDCBM-report-2007;009.-2006.-P.65.

3. Kiseleva A., J/psi detection via ja+jj, — decay // Technical Status Report QCDCBM-report-2005;001. -2005. -P.363.

4. Senger P., Galatyuk Т., Kiseleva A., Kresan D. CBM at FAIR // PoS (CPOD2006). -2006. -P.018.

5. Senger P., Galatyuk Т., Kiseleva A-, Kresan D. The compressed baryonic matter experiment at FAIR // Acta Physica Hungarica A. -2006. -V.27. -P!413.

6. Kiseleva A., Dzhigadlo R., Gorbunov S., Kisel I., Vassiliev I. Vector meson detection via i+idecays in CBM // GSI Scientific Report. -2006. -P. 14.

7. Киселева5 A. H. Моделирование измерений димюонного канала распада векторных мезонов в СВМ-эксперименте // Известия РАН. Серия физическая: -2008. -Т.72. -№ 6. -Стр.772.

8. Kiseleva A., Senger P., and Vassiliev I. Vector Meson Study for the CBM Experiment at FAIR/GSI // Physics of Particles and Nuclei No. 1. -2008. -V.39.-P.1084.

Апробация материалов.

Полученные результаты докладывались на: регулярных полугодовых отчетных сессиях СВМ проекта, начиная с октября 2004 года, рабочем совещании «Dimuon Physics in ion-ion Collisions at LHC» (Санкт-Петербург, 2005), «СВМ Dilepton Workshop» (Дармштадт, Германия, 2005), интернациональной школе по теоретической физике «Dense Matter In Heavy Ion Collisions and Astrophysics» (Дубна, Россия, 2006 и 2008), годовых заседаниях Немецкого Научного Общества (DPG 2006;2008), международной конференции «Ядро 2007» (Воронеж, 2007), «2nd CBM-India Collaboration Meeting» (Калькута, Индия, 2007), научной школе «30th Mazurian Lakes Conference» (Пьяски, Польша, 2007), «СВМ-India Muon Meeting» (Джаму Кашмир, Индия, 2008).

Содержание и объем диссертации.

Диссертация содержит 104 страницы, в том числе 42 рисунка и 6 таблиц. Библиография включает 46 наименований.

Основные выводы.

1. Мюонные измерения в диапазоне энергий FAIR (8−35 АГэВ) дают возможность наблюдения и изучения различных физических процессов, происходящих в сверхплотной материи.

2. Показана возможность наблюдения вероятного изменения массы частиц в результате процессов, происходящих в ядерной среде при высокоэнерге-тичных столкновениях.

3. В результате исследований показано, что разработанная концепция мюонной системы позволяет проводить подобные измерения, не меняя существенно СВМ1 установку в целом.

4. Простая сегментация детекторных слоев с учетом 5% загруженности детекторов дает хорошие результаты в сравнении с координатным разрешением детекторов в 100 |дм.

5. Дополнительные измерения времени пролета и определение массы частиц позволят сократить число найденных фоновых треков, что может увеличить отношение сигнала к фону в 2 и более раз без значительного уменьшения эффективности восстановления векторных мезонов.

6. Показана возможность создания ДУу-триггера, позволяющего более чем в 2000 раз снизить интенсивность регистрируемых периферийных столкновений без существенного изменения эффективности восстановления 1Л]/-мезона.

Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссертации, основывается на современных общепризнанных теоретических расчетах, выполненных на основе КХД, и различных теоретических моделях (см. например [3]). В процессе моделирования использованы реалистичные параметры детекторов, технологии которых доступны в настоящее время.

В заключении хотела бы выразить глубокую признательность и благодарность моему научному руководителю Самсонову Владимиру Михайловичу за постоянное внимание и помощь при выполнении работы.

Автор благодарит коллег по совместной работе Юрия Васильева за существенные консультации в области физики и эксперимента, Ивана Киселя и Сергея Горбунова за разработку концепции поиска треков в мюонной системе. г.

И особо хочу поблагодарить моего руководителя в GSI — профессора Петера Зенгера за особое внимание к изучению возможности мюонных измерений и за всестороннюю поддержку в проведении исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Quark Matter 2004 // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. -2004. -V.30.-P.S633.
  2. Weber F. Strangeness in neutron stars // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. -2001. -V.27. -P.465.
  3. Wilczek F. QCD made simple // Physics Today. -2000. -V.53. -P.22.
  4. Bjorken J.D. Highly relativistic nucleus-nucleus collisions: The central rapidity region // Physical Review Letters D. -1983. -V.27. -P. 140.
  5. Karsch F. et al., Quark mass and flavour dependence of the QCD phase transition // Nuclear Physics B. -2001. -V.605. -P.579.
  6. Fodor Z. and Katz S. D. Lattice determination of the critical point of QCD at finite T and i // JHEP. -2002. -V.03. -P.014.
  7. Adler C. et al. STAR Collaboration. Disappearance of Back-To-Back High-pT Hadron Correlations in Central Au+Au Collisions at Vsnn=200 GeV // Physical Review Letters. -2003. -V.90 -P.82 302.
  8. Rapp R. Dileptons and Medium Effects in Heavy-Ion Collisions // Nuclear Physics A.-2007.-V.782 -P.275.
  9. Matsui T. and Satz H. J/vj/ suppression by quark-gluon plasma formation'// Physics Letters B. -1986. -V.178. -P.416.
  10. Mocsy A. and Petreczky P. Can quarkonia survive deconfinement? // Physics Review D. -2008. ~V.11. -P.14 501.
  11. Andronic A., Braun-Munzinger P., Redlich K., Stachel J., Statistical hadroniza-tion of charm: from FAIR to the LHC // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. -2008. -V.35. -P.104 155.
  12. Braun-Munzinger P., Redlich K., Stachel J. Particle Production in Heavy Ion Collisions // World Scientific. -2004. -P.491.
  13. Braun-Munzinger P., Stachel J. Dynamics of Ultra-Relativistic Nuclear Collisions with Heavy Beams: An Experimental Overview // Nuclear Physics A. —1998. -V.638 -P.3.
  14. Cleymans J. and Redlich K. Unified Description of Freeze-Out Parameters in Relativistic Heavy Ion Collisions // Physical Review Letters. -1998. -V.81. —P.5284.
  15. Andronic A., Braun-Munzinger P., Stachel J. Hadron production in central nucleus-nucleus collisions at chemical freeze-out // Nuclear Physics A. —2006. -V.772.-P.167.
  16. Fodor Z. and Katz S. D. Critical point of QCD at finite T and ji, lattice results for physical quark masses // JHEP. -2004. -V.04. -P.050.
  17. Bravina L. V. et al. Local equilibrium in heavy ion collisions: Microscopic model versus statistical model analysis // Physics Review C. -1999. -V.60. —P.24 904.
  18. Karsch F. Recent lattice results on finite temperature and density QCD, part I // PoSCPOD07:026. -2007.
  19. Fodor Z. Recent Result in QCD Thermodynamics from the Lattice // Po-SCPOD07:027. -2007.
  20. Yu. В., Russkikh V. N., Toneev V. D. Relativistic Heavy-Ion Collisions within 3-Fluid Hydrodynamics: Hadronic Scenario // Physical Review C. -2006. -V.73. -P.44 904.
  21. Klingl F. et al. Masses of J/j/ and r) c in the Nuclear Medium: QCD Sum Rule Approach // Physical Review Letters. -1999. -V.82. -P.3396.
  22. Blume C. Review of results from the NA49 Collaboration // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. -2005. -V.31. -P.S57.
  23. Stocker H., et al. Nonequilibrium models of relativistic heavy-ion collisions // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. -2005. -V.31 -P.S929.
  24. Cortese P. et al. (NA50). J/|/ production and suppression at SPS energies // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. -2005. -V.31. -P.S809.
  25. Arnaldi R. et al. (NA60). J/|/ Production in Indium-Indium Collisions at 158 GeV/Nucleon // Physics Review Letters. -2007. -V.99. -P. 132 302.
  26. СВМ Theory Book будет опубликована в Springer «Lecture Notes in Physics» в 2009.
  27. Heinz U. and Lee K. S. The p-peak in the dimuon spectrum as a clock for fireball lifetimes in relativistic nuclear collisions // Physics- Letters B. -1991. -V.259.-P.162.
  28. Alvarez-Ruso L., Koch V. cp meson propagation in a hot hadronic gas //• Physical Review C. -2002. -V.65: -P.5 490Г. ^
  29. Schmidt C. J. CBM-XYTER: towards high count rate, data driven detector readout electronics for CBM and other FAIR experiments // QCDCBM-report-2008−019 -2008.-P.43.
  30. Sauli F. GEM: A new concept for electron amplification in gas detectors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. -1997. -V.386. -P.531.
  31. Sauli F. From bubble chambers to electronic systems: 25 years of evolution in particle detectors at CERN (1979−2004) // Physics Reports -2004. -V.403−404. -P.471.
  32. Sauli F. and Sharma A. Micro-pattern gaseous detectors // Annual Review of Nuclear and Particle Science -1999. -V.49 -P.341.
  33. Alfonsi, M. et al. The Triple-GEM detector for the M1R1 muon station at LHCb, station at LHCb // Nuclear Science Symposium Conference Record. -2005. —V.2. -P.811.
  34. Fruehwirth R. et al. Data Analysis Techniques for High-Energy Physics. Second Edition // Cambridge University Press. -2000.
  35. Kalman R. E. A new approach to linear ltering and prediction problems // Transactions of the ASME. Series D, Journal of Basic Engineering. -1960. -V.82. ,-P.35. /
  36. Au+Au collisions at 25 AGeV // CBM note CBM-Phys-note-2005−001. -2005. Ii
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!