ИСТИНА

Проект направлен на экспериментальное и теоретическое изучение процессов множественного рождения частиц, которые несут информацию о свойствах ядерного вещества в экстремальных условиях (плотности энергии, температуры, давления) в соударениях протонов и ядер при ультра-релятивистских энергиях на Большом адронном коллайдере (LHC) в эксперименте ALICE. За период с выполнения проекта проведены работы по экспериментальному анализу импульсных корреляций пар тождественных каонов и пионов по данным эксперимента ALICE в протон-протонных соударениях при энергии 7 ТэВ и соударениях ионов свинца при энергии 2.76 ТэВ на пару нуклонов. Изучена зависимость корреляционных радиусов от типа частиц, типа соударений, множественности и поперечного импульса пары. Проведено сравнение с предсказаниями моделей QGSM и EPOS. С помощью разработанных ранее Монте-Карло моделей (генераторов событий) ядро-ядерных взаимодействий HYDJET, HYDJET++ и PYQUEN проведен феноменологический анализ множественного рождению адронов в соударениях ионов свинца при энергии в системе центра масс 2.76 ТэВ на пару нуклонов. Проведены модернизация и тонкая настройка параметров моделей, что позволило достигнуть описания экспериментальных данных LHC по множественности, спектрам, эллиптическому потоку заряженных частиц и импульсной зависимости корреляционных радиусов однозаряженных пионов. На основе проведенного модельного анализа получена информация о гидродинамических свойствах образованной сильновзаимодействующей материи и механизмах потерь энергии кварк-глюонных струй в плотной среде. Проведено более детальное изучение многократных партонных рассеяний, продукты от взаимодействий которых будут представлять значительный и важный фон для сигнала от продуктов распада бозонов Хиггса и особенно значимы при энергиях LHC. В дважды- логарифмическом приближении теории возмущений КХД исследовано асимптотическое поведение двойных партонных распределений. Показано, что структура динамических корреляций, обусловленных диаграммами расщепления, и их вклад в сечение двойного партонного рассеяния сильно зависят от доступной кинематики этого процесса. В области очень малых долей продольных импульсов все вклады имеют факторизационную структуру, но разные эффективные сечения (веса).

Можно выделить следующие полученные за период выполнения проекта важнейшие результаты. Выполнен анализ каонных фемтоскопических корреляций в PbPb столкновениях при 2.76 TeV на нуклон с использованием данных коллаборации ALICE. Показано что корреляционные радиусы растут с ростом множественности и падают с ростом поперечного импульса, что совпадает с наблюдаемым поведением корреляционных радиусов при энергиях RHIC. Предыдущие исследования фемтоскопических корреляций показали «скэйлинг» по поперечной массе: размеры источника в зависимости от m_T для различных типов частиц (pi, K, p, …) ложатся на одну кривую. Ожидается, что «m_T-скэйлинг» является дополнительным подтверждением гидродинамического типа расширения. Такой приближенный скэйлинг мы наблюдали для пионов, каонов и протонов в PbPb соударениях коллаборацией АЛИСА на LHC. Выполнен анализ каонных фемтоскопических корреляций в pp столкновениях при 7 TeV. При больших множественностях в pp соударениях плотности частиц становятся сравнимыми с измеренными в переферических соударениях Cu-Cu и Au-Au соудариниях на RHIC. Поэтому естественно искать проявления коллективности в pp соударениях на LHC. Показано что для событий с высокой множественностью корреляционные радиусы растут с ростом множественности и падают с ростом поперечного импульса, что напоминает поведение корреляционных радиусов в соударении ядер. Поведение корреляционных радиусов событий с малой множественностью демонстрирует обратную зависимость от поперечного импульса пары, что совершенно не похоже на вид этой зависимости в соударениях ядер, однако совпадает с поведением пионных корреляционных радиусов в протон-протонных соударениях при 0.9 и 7 TeV. Интересно, что измеренные каонные радиусы оказались больше пионных. В рамках обычных струнных моделей ? QGSM, UrQMD, EPOS подобное поведение не воспроизводится, но его удается описать в некоторых моделях со специфическими начальными условиями, например в Simple Rescattering Model с градиентом температуры в начальном состоянии. С помощью разработанных ранее участниками проекта Монте-Карло моделей (генераторов событий) HYDJET, HYDJET++ и PYQUEN проведен феноменологический анализ множественного рождения частиц в соударениях ионов свинца при энергии в системе центра масс 2.76 ТэВ на пару нуклонов. Проведены модернизация и тонкая настройка параметров моделей, что позволило достигнуть описания экспериментальных данных LHC (ALICE, ATLAS, CMS) по множественности, спектрам, эллиптическому потоку заряженных частиц и импульсной зависимости корреляционных радиусов однозаряженных пионов. Выявлена значительная степень влияния струйного механизма множественного рождения частиц на вышеперечисленные наблюдаемые: описание данных по зависимости множественности заряженных частиц вот центральности взаимодействий достигается при относительном вкладе «нетермализованной» жесткой компоненты в полную множественность на уровне 25-30% для наиболее центральных соударений (и этот вклад падает с уменьшением центральности). Показано, что хорошее описание импульсной зависимости фактора подавления выхода заряженных адронов (в диапазоне поперечных импульсов 10-100 ГэВ/c) и асимметрии энергии в парном рождении струй может быть достигнуто в предположении, что доминирующими механизмами потерь энергии жестких партонов в горячей среде (с максимальной начальной температурой T0 ~ 1 ГэВ) является глюонная радиация на большие углы и столкновительные потери. При этом установлена важная роль эффекта ядерного экранирования партонных распределений нуклонов в ядре. Также достигнуто описание данных LHC по эллиптическому потоку заряженных частиц (импульсной и быстротной зависимостей коэффициента азимутальной анизотропии v2 - второй Фурье-гармоники разложения спектра частиц по азимутальному углу относительно плоскости ядерной реакции), подтверждающее гидродинамические свойства образованной материи и необходимость учета вклада “нетермализованной” компоненты от фрагментации кварк-глюонных струй, доминирующего при больших поперечных импульсах. Впервые в дваждылогарифмическом приближении теории возмущений КХД исследована структура диаграмм, содержащих два ядра расщепления. Показано что структура и вклад таких диаграмм в инклюзивное сечение двойного партонного рассеяния сильно зависят от достижимых величин жесткости процесса и минимальных долей продольных импульсов. Для лучшего изучения эффектов КХД эволюции предложено изучать процессы двойного рассеяния с сильно различающимися масштабами жесткости этих процессов.