Studium produkce e+e- párů ve srážkách

Ar+KCl @ 1.75 AGeVna spektrometru HADES

Filip Křížek, ÚJF AV ČR

Motivace• Teoretická předpověď : vektorové mezony mění

v jaderném prostředí své vlastnosti.

Projev částečné restaurace chirální symetrie.• Vektorové mezony mají elektromagnetický rozpadový

kanál.• Elektromag. formfaktory

HADES v kostce • Di-elektronový spektrometr HADES je umístěn v GSI Darmstadt.• Název experimentu HADES je složen z počátečních písmen

slov High Acceptance Di-Electron Spectrometer

• Zabývá se studiem produkce elektron-pozitronových párů ve srážkách relativistických těžkých iontů a

v reakcích elementárních částic. p+p, p+n, +p, p+A, A+A, +A

• Urychlovač SIS dodává relativistické svazky těžkých iontů s energiemi až do 1-2 AGeV a svazky protonů až do 4.5 GeV.

• Řídké procesy: Jeden rozpad vektorového mezonu na e+e- pár na 107 reakcí.

Stavba spektrometru• START spouští nabírání dat.

• RICH prahový Čerenkovský detektor (thr > 18,3).

• MDC I až IV – čtyři vrstvy

mnohodrátových komor. Měří pozici částice před a za magnetickým polem.

• Magnet (B = 0.7 T)

• Měření doby letu – TOF, TOFINO.

• Na malých úhlech je detektor SHOWER, v němž leptony vytvoří

elektromagnetickou spršku.

Identifikace leptonů• Hard cut• Úhlové korelace (RICH – vnitřní MDC )• Kvalita kroužku • Doba letu• Shower

Další čištění leptonového vzorku probíhá na párové úrovni.

Hybnostní spektrum leptonů

Pro hybnosti >1500 MeV zřetelná kontaminace hadrony.

Studium kontaminace leptonového vzorku hadrony

• Simulace: vyžaduje realistický popis reakce (UrQMD), interakce částic v detektoru (Geant) a odezvy detektoru.

• Experiment: použití experimentálních dat zajišťuje, že všechny nehezké vlastnosti spektrometru jsou realisticky zahrnuty.

Výroba nesprávně určených hadronů: Mixování

kroužků z jedné reakce s drahami částic z jiných reakcí (Event mixing).

Spektrum nesprávně identifikovaných leptonů

Tofino + Shower – redukce 30x Tof-redukce 18x

Porovnání s měřeným spektrem

Pro hybnosti <1300 MeVje kontaminacehadrony menšíjak 10%.

Hlavní zdroje dileptonů

Oblast nízkých invariantních hmot (<150 MeV):• Konverze fotonu (dominantní zdroj 0 )• Dalitzovský rozpad 0 e+e-

Zdroje produkující též páry s vyšší invariantní hmotou:• Dalitzovský rozpad částic e+e-• Dalitzovský rozpad baryonových rezonancí , N*p e+e-

• Přímý rozpad 0 e+e-

• p-n brzdné záření

Kombinatorické pozadí• Hlavní cíl HADESu je změřit spektrum invariantních hmot e+e-

párů pocházejících z jednoho vertexu.• N+ - = S + B• B je kombinatorické pozadí = náhodně vytvořený e+e- pár.

NNCB 2N++ počet párů e+e+N - - počet párů e-e-

Same-event like sign:

•Existují statistické metody,

jak tvar CB zrekonstruovat.

(same event like-sign pairs, event mixing).

e+

e+

e-

e-

Čištění párového spektra I.

• Omezení konverze:

– úhel rozevření mezi dvěma

leptony >9 deg

– omezení na úhel sevřený

s částečně zrekonstruovanými

dráhami

Magnetické poleMDC

MDC

Čištění párového spektra II.

• Omezení hadronové kontaminace:

– kvalita dráhy

– no double hit

• Omezení mnohonásobného rozptylu

MDC1

MDC2

Beam

lepton

Target

Spektrum invariantních hmot leptonových párů z reakce

Ar+KCl @ 1.75 AGeV

Polovina statistikyNení korigováno na efektivitu

Signál

Polovina statistikyNení korigováno na efektivitu

Výhledy do budoucna•Spektrum z plné statistiky•Kombinatorické pozadí z event-mixing metody •Oprava spektra na efektivitu detektoru•Závislost spektra invariantních hmot na centralitě jádro-jadené srážky