Les collisions d'ions lourds aux nergies de SIS

1
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS
Séminaire de L'Institut Pluridisciplinaire
Hubert Curien Strasbourg
Xavier Lopez (X.lopez_at_gsi.de)
2
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Introduction
• Partie 1 Les dispositifs expérimentaux
• Partie 2 Les principaux résultats
• Conclusions
• Partie 3 Expériences futures

3
Pourquoi les collisions d'ions lourds ?
Notre univers - 90 masse/énergie inconnue
- conditions extrêmes en
T et ? Théorie de l'interaction forte QCD
prévoit pour de hautes températures et/ou de
hautes densités un changement de phase de la
matière nucléaire accompagné par la restauration
de la symétrie chirale ? Déterminer l'équation
d'état de la matière nucléaire - objets célestes
complexes - big bang Collisions d'ions lourds
(ultra)-relativistes Sonder la matière dans une
large gamme en énergie de collision ? Explorer
systématiquement le diagramme de phase
4
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS
Collisions dions lourds ? Etude de la matière
nucléaire dense et chaude

• Energie incidente 0,1 à 2 AGeV
• T 90 - 100 MeV
• 2 - 3 ?0
• nucléons
• fragments
• mésons
• résonances

• Objectifs de physique à SIS
• Equation détat de la matière nucléaire
• Effets de milieu nucléaire

5
Caractéristiques des collisions à SIS
cible
IQMD AuAu à 2 AGeV
b 0
projectile
0
10
30
20
temps (fm/c)

• compression
• ? 2 à 3 ?0
• production de
• particules

condition initiale v 0,95 c
expansion fragmentation freeze-out
V2
Comportement collectif

• flow latéral (V1)
• flow elliptique (V2)

V1
6
Caractéristiques des collisions à SIS
W. Reisdorf et al., PRL 92 (2004) 232301
A. Andronic et al., PLB 612 (2005) 173
Yt/Yl
V1

• Aux énergies de SIS
• Flow elliptique (V2) et latéral (V1) maximum ?
  hautes pressions
• Stopping maximal ? hautes densités
• Domaine en énergie idéal pour étudier l'équation
  d'état de la matière nucléaire

7
L'équation d'état de la matière nucléaire (EoS)
Description thermodynamique des noyaux Dans le
cas d'un noyau symétrique (NZ)
Hypothèse d'une matière nucléaire
infinie (densité de saturation)
Eth excitation thermique et production de
particules Ec énergie de compression fixée
par le coefficient d'incompressibilité
adapted from N.K. Glendenning, PRC 37 (1988) 27331
8
L'équation d'état de la matière nucléaire
EoS avec la composante asymétrique
terme d'asymétrie
Le signe de Esym au delà de 3?0 est incertain
B.A. Li et al., PRC 71 (2005) 014608 G.Ferini et
al., NPA 762 (2005) 147
L'étude de la dépendance à la densité de l'EoS
renseigne sur - phénomènes violents dans
l'univers - les noyaux radioactifs Observables
utilisées dans les collisions d'ions lourds
taux de production, flow, rapport de
particules, dN/dy
9
La physique de l'étrangeté au SIS
Effets de milieu seraient engendrés par
une restauration partielle de la symétrie chirale
SIS

• Partie décroissante du condensat de quarks
• Energie de faisceau près ou sous le seuil de
• création des particules étranges
• Densités baryoniques atteintes de lordre de 2 à
  3
• ?0 pendant un temps relativement long ( 10
  fm/c)

W. Weise, Prog. Theor. Phys. Suppl. 149 (2003) 1
Conditions favorables pour l'étude des effets de
milieu nucléaire
B. Friman et al., EJPA 3 (1998) 165
10
La physique de l'étrangeté au SIS
Lagrangien chiral dans l'approximation du champ
moyen
D.B. Kaplan et al., PLB 175 (1986) 57 G.E Brown
et al., NPA 567 (1994) 937 T. Waas et al., PLB
379 (1996) 34 J. Schaffner-Bielich et al., NPA
625 (1997) 325 G. Mao et al., PRC 59 (1999) 3381
C. Hartnack et al., JPG 28 (2002) 1649

• Potentiel répulsif (attractif) pour les K (K-)
  
• Différents modèles prédisent la même tendance
  des potentiels
• mais en désaccord quantitatif
• Grande incertitude sur les sections efficaces de
  production des K?
• Observables taux de production, flow

11
La physique de l'étrangeté au SIS modes de
production
S.A. Bass et al., PPNP 41 (1998) 225

• Production de résonances (?, N) maximale dans
  ce domaine en énergie
• K et Y majoritairement produits dans les
  réactions secondaires ?N ? KYB
• K produits durant les premiers instants de la
  collision
• Mécanismes de production plus complexes pour les
  K-
• - majoritairement produits par des réactions
  d'échange d'étrangeté ?Y ? K-B
• - composition en quark permet une absorption dans
  le milieu K-B ? ?Y
• - K- couplés dans le milieu avec les résonances
  ?(1385) et ?(1405)

C. Hartnack nucl-th/0507002
M.F. M. Lutz et al., NPA 700 (2002) 309
12
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Partie 1 Les dispositifs expérimentaux

13
Les (principales) expériences d'ions lourds au SIS
HADES High Acceptance Di-electron
Spectrometer Mesure des paires ee- étude des
mésons vecteurs
KaoS Kaon Spectrometer Mesure des pions, kaons
et protons faible acceptance
FOPI Détecteur 4p Identification de toutes les
particules chargées
14
Le détecteur FOPI

• Couverture angulaire proche de 4?
• Identification de fragments (1 lt Z lt 12)
• Identification de p, d, t, 3He, 4He, ??, K?
• Reconstruction de résonances (?, K0, ?, ?)

15
Identification des particules
CDC BARREL
CDC
Chambres à dérive ToF autre identifcation en
masse des particules (pm?ß)
HELITRON PLAWA
Chambres à dérive dE/dxrigidité magnétique
ZDD
PLAWA
Acceptance de FOPI 4p
Mur de scintillateurs plastiques ?EToF des
particules
16
Reconstruction of résonances
AlAl _at_ 1.9 AGeV 300 Million evenements !
S 100 17 S/B 1.3 MEAN 1022 MeV/c2 s 9
2 MeV/c2
17
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Partie 2 Les principaux résultats
• - Equation détat de la matière
  nucléaire
• - Physique de létrangeté
• - Les clusters danti-kaons
• - Mesure du spectre des
  Di-electrons

18
Kaons and the equation of state of the nuclear
matter
C. Sturm et al., PRL 86 (2001) 39 C.
Fuchs et al., PRL 86 (2001) 1974 A. Förster et
al., nu/ex 0701014
Presented to XLV International Winter Meeting on
Nuclear Physics, Bormio (Italy) 2007
K proposed to pin down the compressibility of
the nuclear matter (time production high
densities) Excitation function of K
production results favour for a soft EoS (K8
200 MeV)
BUT the compressibility appears different when
looking (differential) directed and elliptic flow
for particles of charge Z1 Recent results from
astrophysics are in favour for a hard EoS (MNS
2 M ) T. Klahn et al., PRC 74 (2006) 035802
AuAu
There is still some uncertainty on the stiffness
of the EoS
A. Andronic et al., PRC 67 (2003) 034907 A.
Andronic et al., PLB 612 (2005) 173
19
Kaons and EoS of asymmetric nuclear matter
Presented to CHIMERA-GSI Workshop, Darmstadt
(Germany) 2006
Even the sign of the symmetry energy above 3?0 is
uncertain
B. an Li PRC 71 (2005) 014608 G.Ferini NPA 762
(2005) 147
RMF calculations, INM scenario (T 60 MeV, ?B
2.5 ?0) NL asy-soft NL? asy-stiff NL?d
asy-stiffer
Huge dependence of the K/K0 ratio with different
assumptions for soft or stiff symmetry energy
within this calculation (INM)
G.Ferini NPA 762 (2005) 147
20
Measurement of K/K0 ratio in RuRu and ZrZr
collisions at 1.528 AGeV
Presented to CHIMERA-GSI Workshop, Darmstadt
(Germany) 2006
X. Lopez et al. PRC 75 (2007) 011901
INM open symbol HIC full symbol

• Thermal Model T52 MeV µB756 MeV
• µI3-7.1 MeV and -13.5 MeV for Ru and Zr

A. Andronic et al., NPA 772 (2006) 167
Good agreement with the data
70

• RMF NL, NL?, NL?d

• INM scenario T60 MeV, ?B2.5?0

5
G.Ferini NPA 762 (2005) 147

• HIC scenario done for Ru/Zr systems

T. Gaitanos (private communication)
Good agreement with the data BUT sensitivity of
the ratio within symmetry energy decreases by
more than one order of magnitude from INM to HIC !

• Reasons to this decrease of sensitivity
• Fast neutron emission (mean field effect)
• n?p in inelastic channels

21
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Partie 2 Les principaux résultats
• - Equation détat de la matière
  nucléaire
• - Physique de létrangeté
• - Les clusters danti-kaons
• - Mesure du spectre des
  Di-electrons

22
La physique de l'étrangeté au SIS

• Première mise en évidence de la
• production de kaons sous leur seuil de
• création
• Augmentation du taux de production
• des K en fonction de la centralité
• plus importante que celle des pions
• importance des processus secondaires
• Taux de production des K
• comparables dans les collisions AA
• à même énergie ? accord qualitatif
• avec l'existence de potentiels

P. Senger, J. Phys.G Nucl. Part. Phys. 25 (1999)
R1

F. Laue et al., PRL 82 (1999) 1640
23
Flow des K
RuRu 1.69 AGeV
P. Crochet et al., PLB 486 (2000) 6

• Etude du flow latéral intégré des K
• absence de flow des K ne pouvant être attribuée
  à une répulsion coulombienne (K0)
• co-production des K et ? mais différentes
  propagations
• Etude du flow latéral différentiel des K
• anti-flow à bas pt et flow à haut pt
• bon accord avec la version du modèle prenant en
  compte un potentiel répulsif K-N ( 20 MeV)
• Mise en évidence d'effets de milieu sur la
  propagation des K

J.L.Ritman et al., ZPA 352 (1995) 355
24
Elliptic flow of Kaons
Presented to XLV International Winter Meeting on
Nuclear Physics, Bormio (Italy) 2007
A. Mishra et al. PRC 70(2004) 044904
Y-J. Kim, to be submitted to PRL
NiNi at 1.93 AGeV
K
in plane
out of plane
KAOS data F. Uhlig et al. PRL 95(2005) 0123101
K-

• Consistent results between FOPI and KAOS
• Sign of V2 for K and K- show in-medium effect
• The trend of V2 for K and K- is different
  compared to the models

25
K-/K ratio
Presented to XLV International Winter Meeting on
Nuclear Physics, Bormio (Italy) 2007
1.5 AGeV
A. Förster et al., PRL 91 (2003) 152301
K. Wisniewki et al., EPJA 9 (2000) 515

• Rapidity distribution of K-/K ratio
• enhancement of the ratio at mid-rapidity
• version of the model which take into account an
  attractive (repulsive) potentials for
• K-(K) reproduce the data
• K-/K ratio function of the number of
  participant
• constant for a light system (Ni)
• decrease for heavy system (Au)
• Ambiguity for the evidence of in medium effect on
  K- production
• ? strangeness exchange reactions could be the
  reason ?Y ? K-B

26
Strangeness exchange reactions
Presented to XLV International Winter Meeting on
Nuclear Physics, Bormio (Italy) 2007
a1.260.06 a1.340.16
A. Förster et al., nu/ex 0701014 (accepted for
PRC)
a1.250.12 a1.220.27
a1.00.05 a0.960.05
N??K?p p??K-N

• Transport model predict a later time production
  of K- with respect to K
• ? different emission time caused by ?Y ? K-B
  (Y?, S)
• Centrality and system size dependence similar
  for both K and K-
• Experimental results and models predictions
  confirm that strangeness exchange reactions are
  the dominant process for K- production
• ? Need to extend the study of production and
  propagation of strangeness to other particles
  species K0, ?, ?, S(1385), ...

27
Measurement of S(1385) with FOPI
Presented to XLV International Winter Meeting on
Nuclear Physics, Bormio (Italy) 2007
X. Lopez et al., to be submitted to PRL
S ? ? p (88)
p p- (64)
AlAl 1.9 AGeV
FOPI
RHIC DATA STAR Collaboration, PRL 97 (2006)
132301 THERM. MOD. .A. Andronic, NPA 772 (2006)
167 URQMD MOD. M. Bleicher, NPA 715 (2003) 85

• First sub-threshold measurement of S(1385)
• Input to fix ?Y ? K-B in medium
• Dominant channel in UrQMD ?p?S (37mb)
• Fopi detector allows to reconstruct rare
  (raw yield 10-5) and wide signal (G40 MeV)

STAR
M 1381 GeV/c2 ? 58 7 MeV/c2
28
La production du ?
Environ 20 des K- viendraient de la décroissance
des mésons ? Importance de prendre en compte
cette résonance dans les modèles
A. Mangiarotti et al., NPA 714 (2003) 89
29
Yields and temperatures of ? and K0
Presented to XLV International Winter Meeting on
Nuclear Physics, Bormio (Italy) 2007
NiNi at 1.93 AGeV, sgeo 350 mb

• K0 / K comparisons good agreement with earlier
  KaoS and FOPI K results P(K0,)0.0800.008

T(K0,)1123 MeV

• ? / proton comparisons
  - more protons at target and
  projectile rapidity indicate cold spectator
  matter while ? are essentially produced in the
  fire-ball

- ? systematically colder than protons
P(?S0)0.1300.013 T(?S0)1203 MeV
IQMD model C. Hartnack private communication
30
? et K0 yields models comparisons
Presented to XLV International Winter Meeting on
Nuclear Physics, Bormio (Italy) 2007
NiNi 1.93 AGeV

• ? yield
  reproduce with UrQMD and overestimation from IQMD
  but width of rapidity distribution in
  disagreement with models
• K0 yield
• overestimation from models and width not
  reproduce
• Centrality dependence of ? and K0 yields
• first experimental evidence of the
  co-production of ? and K0
• ? N ? K,0 ? B
• Models don't reproduce all observables yields,
  dN/dy, temperatures

UrQMD hard EoS, w/o potentiel L.A.Winckelmann,
NPA 610 (1996) 116 IQMD soft EoS, w K-N
potentiel C. Hartnack, EPJA1 (1998) 151
X. Lopez, M. Merschmeyer et al., to be submitted
to PRC
31
K(892) with Kp- in AlAl _at_ 1.9 AGeV
K
K
BW FIT
FFIT
PRELIMINARY

• Effect of PS function
  colder temperature ? high Inv. Mass
• Mean Value of Pt 422 MeV
• Freeze out temperature Tfo 65 MeV
• Final parameters (mass, G) in agreement with PDG

Adams et al., PRC 71 J(2005) 064902
32
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Partie 2 Les principaux résultats
• - Equation détat de la matière
  nucléaire
• - Physique de létrangeté
• - Les clusters danti-kaons
• - Mesure du spectre des
  Di-electrons

33
K- stopped on 4He, 7Li, 12C (2005-2006)
Presented to IX International Conference on
Hypernuclear and Strange Particle Physics, Mainz
(Germany) 2006
T. Yamazaki and Y. Akaishi nucl-exp/0609041
M. Agnello et al., PRL 94, (2005) 212303
T. Yamazaki et al. Prediction of K- bound state
to explain Finuda results (KeK)
K- stopped in 7Li
Controversies start on ?(1405) description
E. Oset et al., attributes the structure to final
state interaction (FSI) ? no peak in pp reac.
K- stopped in 12C
Excess in ?p inv. mass 2.22.3GeV/c2 (G67 MeV)
V.K. Magas, E. Oset nucl-th/0601013
34
Search for kaonic clusters in heavy ions
collisions
Presented to IX International Conference on
Hypernuclear and Strange Particle Physics, Mainz
(Germany) 2006
A. Andronic et al., NPA 765 (2006) 211
Thermal model predicts a high production yield of
anti-kaonic clusters in heavy ions collisions at
SIS energies
S
Decay channels of clusters of anti-kaons
accessible with FOPI
SIS

• Excess found at 2.13 GeV/c2
• - limit of the significance
• - final state interaction (SN), dibaryons
  H1(2130) ?
• - flat distribution in 2.22.4 GeV/c2 ? no
  evidence
• of the FINUDA structure
• Structure present also in AlAl collisions in
  the same
• mass region
• Excess distributed around the spectator region
  need
• cold matter to form ?p clusters ?

NiNi 1.93 AGeV
?p
FINUDA
35
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Partie 2 Les principaux résultats
• - Equation détat de la matière
  nucléaire
• - Physique de létrangeté
• - Les clusters danti-kaons
• - Mesure du spectre des
  Di-electrons

36
Inv. Mass of ee- in CC at 2AGeV
G. Agakichiev et al., nucl-ex/0608031, accepted
for PRL

• Event generator PLUTO
• thermal source (T80MeV)
• ?0 polar angle distribution from HADES charged ?
  analysis
• ? (TAPS data)
• ? m?-scaling
• ?0 m?-scaling
• ? scales with ?

A
B
Cocktail A contributions emitted after
chemical freeze-out Cocktail B contributions
from earlier phase of the collisions

Excess of the ? ? pion dynamics involving in ?
and ? excitations Need for in medium spectral
function
Free spectral function
RQMD M. D. Cozma et al., P.L.B 640 (2006)
150 UrQMD D. Schumacher et al.,
nucl-th/06080401 HSD (v2.5) W. Cassing and E. L.
Bratkovskaya, P. Rep. 308 (1999) 65
37
Conclusion intermédiaire
Conclusion intermédiaire

• L'équation d'état de la matière nucléaire
• - Résultats expérimentaux en faveur d'une EoS
  soft
• - Esym vs densité toujours inconnue
• Les effets de milieu nucléaire
• - Mise en évidence pour les K et ambigue pour
  les K-
• ? Analyse d'autres variétés de particules
• - Les modèles ne reproduisent pas l'ensemble des
  observables (dN/dy, T, taux de prod.)
• - Mesures des résonances baryonique K et S ?
  nouvelles contraintes aux modèles

• Le Futur des collisions d'ions lourds au SIS
  (FOPI, HADES, CBM)

Le Futur des collisions d'ions lourds au SIS
A. Mishra et al., PRC 69 (2004) 015202

• Effets de milieu sur les K- ? FOPI
• Etude des mésons vecteurs de basse
• masse ? HADES
• Etude de la matière nucléaire à haute
• densité baryonique ? CBM
• (production du charme au seuil)

38
CBM _at_ FAIR
Facility For Antiproton and Ion Research
FAIR
Accélérateur d'ions lourds à très haute
intensité Création d'un système extrêmement
dense
Expérience CBM "Compressed baryonic Matter"
Identification de leptons et de hadrons

• Explorer la matière baryonique super dense
• - Effets de milieu (étrangeté et charme)
• - Transition de phase de la matière dense
  
• vers le QGP
• Recherche du point critique
• Etude du diag. de phase complémentaire
• à celle dALICE

Début des prises de données 2015
39
Le tonneau de MRPC
Motivation prédiction d'une forte sensibilité
du flow des K- aux effets de milieu (changement
qualitatif du flow) Besoin d'un détecteur ayant
une très bonne résolution sur le temps de vol ?
le tonneau de MRPC (Multi-strip Resistive Plate
Chambers)
w M.E. flow
w/o M.E. anti-flow
Ref. sur MRPC A. Schüttauf et al., NIMA 533
(2004) 65
5 MRPC par super module Tonneau de 30 super
modules Large acceptance Haute granularité Résolut
ion en temps st lt 100 ps Efficacité e gt 98
Identification des kaons PK 1 GeV/c
Développement terminé Installation en cours
BARREL
CDC
40
Futures expériences _at_ FOPI

• 2007 Etude systématique de l'étrangeté
• Collisions d'ions lourds
• C C, Ni Ni, Ru Ru, Au Au à différentes
  énergies
• Faisceau de pions sur différentes cibles
• Faisceau de protons sur Deuterium (clusters
  d'anti-kaons et processus fondamentaux)

41
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• La Collaboration FOPI
• Budapest (Hongrie)
• Bucarest (Roumanie)
• Clermont-Ferrand (France)
• Darmstadt (Allemagne)
• Dresde (Allemagne)
• Heidelberg (Allemagne)
• Lanzhou (Chine)
• Moscou (Russie)
• Munich (Allemagne)
• Seoul (Corée du Sud)
• Split (Croatie)
• Strasbourg (France)
• Vienne (Autriche)
• Varsovie (Pologne)
• Zagreb (Croatie)

Xavier Lopez (X.lopez_at_gsi.de)
42
THE END






43
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Partie 2 Les principaux résultats
• - Equation détat de la matière
  nucléaire
• - Physique de létrangeté
• - Etude dautres corrélations
• - Sections efficaces élémentaires
• de production

44
Sections efficaces élémentaires de production
K. Tsushima et al., PRC 62 (2000) 064904
Les effets de milieu peuvent être étudiés à ??0
via p A ? K Y L'évolution des sections
efficaces en fonction de la densité dépend du
canal étudié
Expériences dédiées à la mesure de la section
efficace inclusive des K0, ? et K p- (C, Al,
Cu, Sn et Pb) Pp 1.15 GeV/c (vs 1.75
GeV) (prise des données en 2004)
45
Sections efficaces élémentaires de production
sincl(K0) mesurées pour 5 différentes cibles
permet de différencier les effets de volume
(??Z) et de surface (??Z2/3) influençant la
production des K0
Première mesure de sincl (K0) dans le milieu
?incl(?- N ? Y K0) 1.25 ? 0.24 mb La
section efficace est dominée par les effets de
surface et sa valeur est comprise entre les
prédictions du modèle pour ?0 (1.05 mb) et ??0
(1.88 mb) Résultat expérimental important pour
ajuster les valeurs des sections efficaces
utilisées dans les modèles
PRELIMINARY

M. Lotfi Benabderrahmane, PhD thesis
46
Approches théoriques des collisions dions lourds
relativistes
Modèles de transport Description de lensemble de
la dynamique de la collision QMD, IQMD, UrQMD,
HSD, nucléon fonction donde
gaussienne Prise en compte dun terme de
collision et propagation sous laction dun
potentiel V Vloc.VYuk.Vsym.VcoulVM
DI
Modèles thermiques Description de la collision
dans son état final Formalisme (grand)
canonique Taux de production des particules au
freeze-out  chimique 2 paramètres libres
- température - potentiel chimique
baryonique
47
K- d reaction the search for dibaryonsvia ?p
correlations (1963-1985)
R.J. Oakes, PR 131 (1963) 2239
R.L. Jaffe, PRL 38 (1977) 195
Prediction of strange partner of the deuteron
10 (1963) and octet of dibaryons (1977) both
cases assume H1(?p)
Experiments show an excess at 2.13 GeV/c2. The
major source of background proposed is SN
interactions, H1 not yet discovered.
K-d?p-X 1.06GeV/c
K-d?p-?p at rest
K-d?p-X 0.92GeV/c
First excess measured in ?p inv. mass at 2.13 GeV
(G17 MeV)
C. Pigot el al., NPB 249 (1985) 172
T.H. Tan, PRL 23 (1969) 395
48
Les collisions d'ions lourds aux énergies de SIS

• Partie 2 Les principaux résultats
• - Equation détat de la matière
  nucléaire
• - Physique de létrangeté
• - Sections efficaces élémentaires
• de production
• - Particules exotiques

49
Les particules exotiques

• Les clusters d'anti-kaons K- lié(s) avec des
  nucléons par interaction forte
• Hypothèse d'états discrets de ces objets
• Nouvel état de la matière
• Densités pouvant être de l'ordre de 10 fois la
• densité nucléaire normale

Energie de liaison 50 MeV
Y. Akaishi et al., PRC 65 (2002)044005 T.
Yamazaki et al., PLB (2002) 535 70 A. Dote et
al., PRC 70 (2004) 044313
50
Les particules exotiques
T. Suzuki et al., NPA 754 (2005) 375
Expérience au KeK Mesure du "strange tribaryon"
S0(3115) Faisceau de K- stoppé sur
4He Reconstruction de l'état pnnK- Masse 3117
MeV/c2, G 20 MeV/c2
S0(3115)
(Mais aussi FINUDA Exp., M. Agnello et al., PRL
94 (2005) 212303)
Preuves expérimentales de l'existence des
clusters d'anti-kaons (ppK-, ppnK-, pnnK-) Les
modèles thermiques prédisent un taux de
production élevé des clusters d'anti-kaons dans
les collisions d'ions lourds aux énérgies de SIS
A. Andronic et al., NPA 765 (2006) 211
51
Les particules exotiques
existence controversée V.K. Magas et al.,
nucl-th/0601013 E. Oset et al., nucl-th/0509048
Les canaux de désintégration des clusters
d'anti-kaons accessibles avec FOPI

PRELIMINARY
Pourrait être la première mesure de clusters
d'anti-kaons dans les collisions d'ions lourds
N.Herrmann, private communication (2006)
52
Controverse sur l'état ppK-
Absorption des K- par une paire de nucléons dans
4He kaon stoppé émission des baryons "back to
back"
V.K. Magas et al., nucl-th/0601013 E. Oset et
al., nucl-th/0509048
Si décroissance en ?p pp 588 MeV/c Si
décroissance en S0p pp 492 MeV/c (KeK
FINUDA ? )
KEK E471 from 4He
Interprétation basée sur l'observation similaire
(FINUDA et KEK) du pic à 500 MeV/c dans la
distribution de l'impulsion des protons
sélectionnés pour reconstruire l'état ppK-
FINUDA from 7Li
53
Production des ? et K0 en fonction de la taille
du système (Ni vs Al à 1,9 AGeV)
?
Ni
PRELIMINARY
Al

• 25 de ? en moins dans les collisions AlAl par
  rapport à NiNi (normalisé au nombre de
  participant)
• Flow radial et température plus importants pour
  un système lourd
• Conditions de production des particules
  différentes et nouvelles contraintes apportées
  aux modèles de transport et aux modèles
  thermiques

54
L'équation d'état de la matière nucléaire
Le flow nous renseigne sur la pression
V1
Première mise en évidence de la corrélation entre
le stopping et le flow
Yt/Yl
W. Reisdorf et al., PRL 92 (2004) 232301
55
L'équation d'état de la matière nucléaire
C.Pinkenburg et al., PRL 83 (1999) 1295
A l'AGS, flow elliptique en faveur d'une EoS
hard/soft pour des faibles/hautes énergies de
faisceau
56
Motivations
Several observables n/p, p-/p,... and K/K0 ?
kaons produced during the earlier stage of the
collision and at the threshold RMF calculations,
INM scenario (T 60 MeV, ?B 2.5 ?0) NL
asy-soft NL? asy-stiff NL?d asy-stiffer
G.Ferini NPA 762 (2005) 147
Huge dependence of the K/K0 ratio with ?
assumptions of soft or stiff symmetry energy
within this calculation (INM).
57
Le "Diamond detector"
Avant

• Situation présente "start detector" composé
  de scint. (st 45-50 ps, rate 105 ions/s)

• Après installation des RPC besoin st 30 ps
  (rate 107 ions/s)
• ? "Polycristal-line Diamond"

Arrière

• En voie de développement
• Taille du détecteur
• Anode de lecture en sortie
• Electronique de lecture

stD1 stD2 22 ps stD1-D2 31 ps e 94
58
? slopes as function of rescattering cross
sections used in IQMD
With different assumption of their
cross-sections, ? are always colder than protons.
IQMD model C. Hartnack Y. Leifels, private
communication
59
Taux de production des ? et K0

• Taux de production des ? reproduit
  par UrQMD et surestimation par IQMD mais largeur
  de la distribution en désaccord avec les modèles
• Taux de production des K0
• surestimation par les modèles et largeur de la
  distribution non reproduite
• Dépendance des taux de production des ? et des
  K0 à la centralité de la collision
• première preuve expérimentale de la co-production
  des ? et des K0
• ? N ? K,0 ? B
• Mise en évidence de la difficulté des modèles à
  reproduire l'ensemble des observables taux de
  production, dN/dy, Temp.

NiNi 1.93 AGeV
UrQMD hard EoS, w/o potentiel L.A.Winckelmann,
NPA 610 (1996) 116 IQMD soft EoS, w K-N
potentiel C. Hartnack, EPJA1 (1998) 151
60
Comparison to other experimental results
Similar centrality dependence of ? has been
measured by EOS collaboration
EOS M. Justice et al., P.L. B440 (1998)12
Same centrality dependence of ? and K (KaoS),
confirms their co-production
KaoS R. Barth et al., P.R.L. 78 (1997)4007
Same centrality dependence of ? measured at
highest energy (AuAu at 6 AGeV)
EOS P. Chung et al.., P.R.L. 91 (2003)202301
61
Model comparisons
UrQMD model reproduces correctly yields and slope
of the centrality dependence of ?. IQMD predicts
a ? yield dependence in good agreement with
experimental data
62
Comparison to other experimental results
s
More protons at target and projectile rapidity
indicate cold spectator matter while ? are
essentially produced in the fire-ball
Good agreement with earlier KaoS and FOPI K
results
63
FOPI versus ALICE RPCs
FOPI timing RPCs
ALICE trigger RPCs
64
Amélioration du système d'acquisition des données
Motivation mesure de l'étrangeté se fait au
moyen d'expériences à hautes statistiques (ex
1?/103 Evt) ? Besoin d'un système d'acquisition
des données rapide
Situation présente Taux d'acquisition AlAl
700 Hz "off spill" avec 90 de temps mort Futur
développement - hardware dernière génération
des modules SAM gain d'un facteur 2 sur le temps
utilisé pour la réduction des données en ligne -
software optimisation des connections entre les
différents modules (GTB, VME), gain global d'un
facteur 2 Nouveau taux d'acquisition AlAl
740 Hz "off spill" avec 60 de temps mort
65
Reconstruction de résonances
?
66
L'équation d'état de la matière nucléaire

• Fonction d'excitation du taux de production des
  K
• résultats en faveur d'une EoS soft
• Flow latéral intégré des particules de Z1 en
  faveur d'une EoS soft

C. Sturm et al., PRL 86 (2001) 39 C.
Fuchs et al., PRL 86 (2001) 1974
A. Andronic et al., PRC 67 (2003) 034907
Les études de variables intégrées sont en faveur
d'une EoS soft Qu'en est-il si les modèles sont
plus fortement contraints ? ? Etude de variables
différentielles
67
L'équation d'état de la matière nucléaire
AuAu 400 AMeV
Flow latéral différentiel des particules de
charges Z1, 2 Les résultats expérimentaux
sont en accord qualitatif avec l'hypothèse d'une
équation d'état douce de la matière nucléaire
MAIS ne reproduisent pas dans les détails les
données
A. Andronic et al., PRC 67 (2003) 034907
68
Approches théoriques des collisions dions lourds
relativistes
Modèles de transport Description de lensemble de
la dynamique de la collision QMD, IQMD, UrQMD,
HSD, nucléon fonction donde
gaussienne Prise en compte dun terme de
collision et propagation sous laction dun
potentiel V Vloc.VYuk.Vsym.VcoulVM
DI
Modèles thermiques Description de la collision
dans son état final Formalisme (grand)
canonique Taux de production des particules au
freeze-out  chimique 2 paramètres libres
- température - potentiel chimique
baryonique