Phenix white paper

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Phenix white paper
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Conclusions physiques du White Paper

• Densité dénergie et particules chargées
• Densité dénergie ? 15 GeV/fm3
• Particules chargées ? saturation des gluons dans
  létat initial ?
• Thermalisation
• Production détrangeté en accord avec lhypothèse
  dun équilibre chimique.
• Le flot elliptique observé indique un haut degré
  de collectivité.
• Pas dimage consistante de la dynamique de la
  collision.
• Binarité
• Effet Cronin en dAu ? CGC ?
• Binarité des photons directs et du charme en AuAu
  ? compatible avec CGC ?
• Suppression à grand pT
• Suppression des hadrons croissante avec la
  centralité ? milieu dense
• Hypothèse dun milieu dense confirmée par les
  corrélations angulaires
• Production des hadrons
• Différence de comportement protons/pions
• Étude du méson F ? différence de comportement pas
  liée à la différence de masse
• Observation dun flot partonique ? différence de
  comportement liée au nombre de quarks
• Corrélations des jets incompatibles avec modèles
  de recombinaison

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Les données du White Paper

• Les périodes de prise de données
• Le rapport porte sur les données des runs 01 02
  03.
• Pour les résultats des runs 04/05 ? QM05

05 2004/2005 CuCu 200 3.06
nb-1 1.1B
CuCu 62 190.2 mb-1 425M
pp 200 3.78
pb-1
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Les articles/auteurs du White Paper

• 35 articles et preprints

Writing Group Yasuyuki Akiba (chair) Brian Cole
ShinIchi Esumi Barbara Jacak Jamie Nagle
Craig Ogilvie Richard Seto Paul Stankus Mike
Tannenbaum Itzhak Tserruya -- Stefan Bathe
(scientific secretary)

• PHENIX
• 500 collaborateurs
• 60 institutions
• PHENIX France
• 25 collaborateurs
• 5 labos français

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Le plan du White Paper

• Densité dénergie et particules chargées
• Thermalisation
• Binarité
• Suppressions à grand pT
• Production des hadrons

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Densité dénergie et particules chargéesde
létude des conditions initiales

• Densité dénergie
• Distribution des particules chargées

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Densité dénergie et particules chargéesde
létude des conditions initiales

• Estimation de la densité dénergie
• Formule de Bjorken
• habituellement t0 1 fm/c
• AGS (AuAu) ? eBj 1.5 GeV/fm3
• SPS (PbPb) ? eBj 2.9 GeV/fm3
• RHIC (AuAu) ? eBj 5.4 GeV/fm3
• Estimation de t0 au RHIC

ltdET/dhgt/ltdNch/dhgt GeV
ltmTgt 0.57 GeV ? t0 0.35 fm/c Collisions
centrales ? dET/dh 600 GeV ? eBj15 GeV/fm3
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Densité dénergie et particules chargéesde
létude des conditions initiales
Saturation dans létat final
pQCD

• Distribution des particules chargées

Extrapolation pp ? AuAu sans modification des
pdf
Saturation des gluons dans létat
initial Kharzeev-Levin-Nardi
Modification des pdf dans les noyaux Saturation
des gluons dans létat initial ? CGC ?
Li, Wang, Phys. Lett. B527 (2002) 85
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Densité dénergie et particules chargéesde
létude des conditions initiales

• Conclusions

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Thermalisationde létude du milieu produit

• Équilibre chimique
• Expansion collective
• Flot elliptique
• Comparaison avec des modèles hydrodynamiques

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Thermalisationde létude du milieu produit

• Équilibre chimique
• La production des particules étranges permet de
  tester léquilibre chimique.
• Les rapports K/p
• Augmentent avec la centralité
• Plus vite que p/p
• Évolution attendue par les modèles statistiques

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Thermalisationde létude du milieu produit

• Équilibre chimique
• Dans les collisions AuAu (200 GeV) centrales
• Les rapports dabondance sont décrits par des
  modèles thermiques (Kaneta et Xu)
• gSétrangeté mesurée/étrangeté attendue (plein
  équilibre)
• On  mesure 
• Tch157 3 MeV
• gS1.03 0.04
• Note gS 1 pour AGS et SPS

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Thermalisationde létude du milieu produit

• Expansion collective
• ltpTgt augmente plus fortement pour les protons
• Consistant avec une expansion collective ? ltpTgt
  (m grand) gt ltpTgt (m petit)

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Thermalisationde létude du milieu produit

• Flot elliptique

• Dans un milieu fortement interagissant
  (thermalisé)
• Gradient de pression plus important dans le plan
  de la réaction
• Anisotropie spatiale ? anisotropie impulsionnelle

V2gt0 ? flot dans le plan de réaction V2lt0 ? flot
hors du plan de réaction
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Thermalisationde létude du milieu produit

• Flot elliptique

• v2gt0 ? flot dans le plan de la réaction
• v2(RHIC) gt v2(SPS)
• v2 reproduit par certains modèles
  hydrodynamiques
• ttherm 1fm/c
• einit.gt10 GeV/fm3
• etherm5GeV/fm3

• Lexcentricité spatiale dépend de la géométrie et
  du type de noyau
• Modèle de Glauber
• Pour comparer différentes espèces, normaliser v2
  par lexcentricité

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Thermalisationde létude du milieu produit

• Comparaison avec les modèles hydrodynamiques

Avec QGP
Sans QGP
Un seul modèle reproduit  raisonnablement les
données
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Thermalisationde létude du milieu produit

• Comparaison avec les modèles hydrodynamiques HBT

• QGP Teaney ne fournit pas de prédiction pour HBT
• Deux autres modèles hydrodynamiques sont
  présentés ? ne reproduisent pas les données

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Thermalisationde létude du milieu produit

• Conclusions

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Binaritéde létude des interactions dans létat
initial

• Processus proportionnels au nombre de collisions
  binaires ?

Production de p0 dans les collisions pp Données
décrites par pQCD
RCP 1 ?? proportionnel
Production de p0 dans les collisions dAu ?
Interactions dans létat initial
Color Glass Condensate ?
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Binaritéde létude des interactions dans létat
initial

• Color glass condensate ?

Production de photons directs en AuAu
proportionnelle au nombre de collisions
RCP anormal En dAu
Production de charme en AuAu proportionnelle au
nombre de collisions
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Suppression à grand pTde létude de signatures
(sondes) directes

• Suppression des hadrons
• Corrélations angulaires

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Suppression à grand pTde létude de signatures
(sondes) directes

• Suppression des p0 dans les collisions centrales
  AuAu

Production de p0 dans les collisions pp Données
décrites par pQCD

• Production de p0 dans les collisions AuAu
• Proportionnelle en AuAu périphériques
• Forte suppression en AuAu centrales

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Suppression à grand pTde létude de signatures
(sondes) directes

• Suppression des p0 dans les collisions centrales
  AuAu
• dAu min bias
• Léger défaut à bas pT ? les processus mous (bas
  pT) ne sont pas proportionnels à TAB
• Léger excès à grand pT ? effet Cronin.
• AuAu périphériques
• Léger défaut comparer à dAu (mais compatible)
• AuAu centrales
• Très forte suppression ( x5)

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Suppression à grand pTde létude de signatures
(évidences) directes

• Suppression en fonction de la centralité

particules chargées
Les plus centrales
La suppression augmente avec la centralité
Note 1 plus forte suppression des p0, comparés
aux hadrons chargés, vers les pT intermédiaires ?
contribution des protons (cf. production des
hadrons)
Les plus périphériques
Note 2 la suppression est constante pour pTgt4.5
GeV/c
?
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Suppression à grand pTde létude de signatures
(évidences) directes
TAB scaling

• Suppression en fonction de la centralité
• Pour chaque tranche de centralité
• Intègre le spectre pour pTgt4.5 GeV/c
• Représente la dépendance en fonction de Npart

RAA
RAA par participant
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Suppression à grand pTde létude de signatures
(évidences) directes

• Corrélations angulaires
• Particule  déclenchante  2.5 lt pT lt 4 GeV/c
• Particule  associée  1.0 lt pT lt 2.5 GeV/c
• DF angle azimuthal (déclenchante,associée)
• Interprétation
• DF 0 ? hadrons issus du même jet
• DF p ? hadrons issus de jets différents
• Résultats
• dAu et AuAu périph sont en accord
• AuAu centrales montrent un défaut de hadrons dans
  le jet opposé.

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Suppression à grand pTde létude de signatures
(évidences) directes

• Conclusions

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Production des hadronsde létude de
lhadronisation

• Baryons et anti-baryons
• Le méson F
• Modèle hydrodynamique/recombinaison
• Les corrélations des jets

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Production des hadronsde létude de
lhadronisation

• Baryons et anti-baryons

Rapports (anti)proton/pion dans la région 2 lt pT
lt 5 augmentation dun facteur 3 entre collisions
centrales et collisions périphériques.

• Rapports hadron chargés/p0
• Forte augmentation pour pT? 25
• Retour vers pp pour pTgt5
• leffet augmente avec la centralité

• Effet dû à la masse des hadrons ?
• Effet baryon-méson ?

mesuré en pp
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Production des hadronsde létude de
lhadronisation

• Le méson F

• Le F
• Cest un méson ? p0
• M 1 GeV ? proton

• On observe
• RCP(F) RCP(p0)
• RCP(F) ? RCP(protonantiproton)

Leffet nest pas dû à la masse
Effet baryon-méson ?
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Production des hadronsde létude de
lhadronisation

• Modèle hydrodynamique/recombinaison

p, K n2
Effet baryon (nquarks3)/méson (nquarks2) ?
Flot partonique observé dans les données
P, L n3
TAMU
Flot partonique reproduit par un modèle de
recombinaison
Compatibilité hydrodynamique/recombinaison ?
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Production des hadronsde létude de
lhadronisation

• Modèle hydrodynamique/recombinaison

Hydrodynamique QGP Teaney décrit le rapport p/p
jusquà 2 GeV
TAMU
Recombinaison Prédit que le flot collectif des
hadrons doit suivre le flot collectif de leur
quarks constituants
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Production des hadronsde létude de
lhadronisation

• Corrélations des jets

• Mesure des jets
• Compter le nombre de hadrons chargés (particules
  associées) dans un cône autour de la particule
  déclenchante
• particules déclenchantes 2.5 lt pT lt 4
• particules associées 1.7 lt pT lt 2.5

• Comportement similaire pp et dAu
• 2? plus de particules produites en AuAu ? le
  processus de fragmentation est modifié par le
  milieu
• Dans les modèles de recombinaison, on sattend à
  une baisse de  yield/trigger  (ligne pointillée)

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Production des hadronsde létude de
lhadronisation

• Conclusions

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Conclusions du White Paper

• Densité dénergie et particules chargées
• Densité dénergie ? 15 GeV/fm3
• Particules chargées ? saturation des gluons dans
  létat initial ?
• Thermalisation
• Production détrangeté en accord avec lhypothèse
  dun équilibre chimique.
• Le flot elliptique observé indique un haut degré
  de collectivité.
• Pas dimage consistante de la dynamique de la
  collision.
• Binarité
• Effet Cronin en dAu ? CGC ?
• Binarité des photons directs et du charme en AuAu
  ? compatible avec CGC ?
• Suppression à grand pT
• Suppression des hadrons croissante avec la
  centralité ? milieu dense
• Hypothèse dun milieu dense confirmée par les
  corrélations angulaires
• Production des hadrons
• Différence de comportement protons/pions
• Étude du méson F ? différence de comportement pas
  liée à la différence de masse
• Observation dun flot partonique ? différence de
  comportement liée au nombre de quarks
• Corrélations des jets incompatibles avec modèles
  de recombinaison

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Les futures mesuresde lintérêt de continuer

• Supression à grand pT et physique des jets
• Augmenter la statistique
• Atteindre de plus grand pT
• Production du J/Y
• Jusquici, shadowing mesuré en dAu, mais pas
  assez de statistique en AuAu
• 1er résultats attendus avec les données AuAu
  (2004) et CuCu (2005) ? QM05.
• Résultats à grande statistique avec les données
  AuAu (2008).
• Production du charme
• Flot du charme
• Perte dénergie du charme dans un milieu dense
• Di-leptons de basse masse
• Tester la restauration de la symétrie chirale
  (r,F,w/cf CERES au CERN)
• Nouveau détecteur pour réduire le bruit de fond.
• Radiation thermique
• Mesure des photons directs
• Données 2004 ? grande (suffisante ?) statistique