le charme dans l’ expérience compressed baryonic matter c.dritsa iphc strasbourg / gsi darmstadt...
Post on 04-Apr-2015
105 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Le charme dans l’ expérience Compressed Baryonic Matter
C.DritsaIPHC Strasbourg / GSI Darmstadt
Directeurs de thèse: RAMI Fouad (IPHC) / SENGER Peter (GSI)
•Plan• Motivations• Défit de CBM• Stratégie• Résultats• Résumé et Conclusions
Motivations Physiques
Objectifs de l’expérience CBM
Transition de phase QGPPropriétés de l’interaction forte.
Propriétés des hadrons dans la matière à haute ρB Restauration de la symétrie chirale.
Deux objectifs principaux
Expérience planifiée auprès du futur accélérateur FAIR ( GSI-Darmstadt ), cible fixe
Domaine d´énergie de FAIR pour les IL : 2-40 AGeV. Démarrage ~2015
Exploration du diagramme de phases QCD dans la région des hautes ρB –température modérée
CBM = Compressed Baryonic Matter
FAIR
Particules contenant un quark charmé (lourd)
Produit dans les premiers instants de la collision
Taux de production très sensible aux effets de haute densité surtout aux énergies du seuil de production
Sonde pour étudier les modifications des propriétés des hadrons dans un milieu dense.
Une des observables pour CBM
Une des observables les plus intéressantes dans CBM est le charme ouvert
Prédiction d’un modèle de transport
FAIR
SIS 18
GSI
présent
Mul
tiplic
ité p
ar c
ollis
ion
Energie du faisceau [AGeV]
Seuil de production du charme ~ 1 D0-> π+K- par 220.000 coll.centr.
Défit de CBM pour la mesure du charme
Il est nécessaire de construire un détecteur capable de répondre aux exigences
Prédiction d’un modèle de transport
FAIR
SIS 18
GSI
présent
Mul
tiplic
ité p
ar c
ollis
ion
Energie du faisceau [AGeV]
Très difficile à mesurer dans les collisions A-A, en particulier aux énergies FAIR car on est au seuil de production.
Reconstruire un signal rare dans un environnement de haut b.f.c !
Haute multiplicité des part. chargées ~ 1000 par collision centrale
La Manip
Trajectomètre : STS dans un champ magnétique. Plans de pixels et strips. Reconstruction de trajectoires de particules
Trajectomètre STS composé de :
~10 plans des détecteurs en Silicium
Plans 1 – 2 : Détecteur de pixels (Détecteur de vertex)Plans 3 – 10 : Détecteur micro-piste
Le détecteur CBM
Identification des électrons : Suppression des pions RICH & TRD & ECAL Identification des hadrons : ToF – (RPC) Mesure des photons, π, η : ECAL (Cal. électromagnétique)
Aimant
Cible + STSSTS
RICH
TRDs
ToF – (RPC)
ECal
Vertex primaire
Vertex secondaire
Detecteur1Detecteur2
Cible (Au)
z
On a besoin de détecteurs avec
1) Excellente résolution spatiale2) Très faible épaisseur (diffusion multiple)3) Bonne résistance aux radiations
~1013neq/cm²
Détection des mésons charmés
D0 (cū), c = 123 mD0 K-+ (BR =0.0383)
0
Détecteur de vertex proposé :
Capteurs CMOS Monolithic Active Pixel Sensor: Résolution spatiale: ~ 3 m Epaisseur : ~ 0.2 % X0 ( ~ 200 m Si eq.) Radio résistance: ~1013 neq/cm² (durée de vie) ( coll. IPHC/Francfort )
Etapes de simulation et résultats
Etapes de simulation des mésons charmés
Etude de faisabilité pour différents configurations du détecteur de vertex en prenant en compte:
Position, taille, épaisseur des plans, résolution intrinsèque ettenue aux radiations.
A travers des études de simulation on veut assurer qu’on peut détecter le signal de mésons charmés et que le nombre de D0 qu’on mesure est suffisant pour faire des études supplémentaires.
2. Transport (Geant 3)Simuler interaction avec la matière
4. Reconstruction et ajustement des traces
Analyse:Reconstruction candidats D0
1. Générer le BdF et le signal
3. Simulation du détecteur(« smearing » gaussien)
3 plans, 200μm épais, 3μm resol.
Description simplifiée de différents étapes de la simulation
Identification des D0 avec spectre de masse invariante
Bruit de fond
???
En
tré
es [
1/1
0 M
eV
]
Masse invariante [GeV / c²]
(Masse des candidats D0 reconstruites )
Bruit de fond trop élevé pour extraire le signal !D
0
K
+
π +
SvZ-cut and SvChi-cut
PV-cut IPD0-cut
IP-cut
D0
Critères pour traces isolées
D0
Target plane
Target plane
Target plane
Target plane
D0
D0
SvChi-cut: Distance minimum entre les 2 trajectoires.
La trajectoire reconstruite de D0 ne
doit pas entrecroiser le point d’interaction
Il faut que les deux traces ne
s‘entrecroisent pas avec le point d‘interaction
Les traces en dehors du rayon du paramètre d’impact
sont rejetés
SvZ-cut: Vertex sec. situé très proche au point de collision est
rejeté
π+
K-
Critères pour paire de traces
…
Fluctuations simuléesavec un générateur
aléatoire
Masse invariante [GeV / c²]
En
trées [
1 /
10 M
eV
]
Rejet idéal des protons
Résultat final pour une géométrie donnée
SNR = 96S/B = 0.73
D0
K
+ π
+
22 000 D0 / durée de vie du det.
Efficacité de rec: 4.0 %
3 plans, 200μm épais, 3μm resol.
Résumé et Conclusion
Motivation: Etude du diagramme de phases de la matière nucléaire.Expérience CBM explore le région de haute densité baryonique et faible T
* Etude de simulation pour évaluer les performances du détecteur pour la reconstruction des mésons charmés.* Difficulté d’extraire un signal rare dans un environnement de haut b.f.c.* Introduire plusieurs critères de sélection
Résultats Efficacité de reconstruction pendant la durée de vie du détecteur ~ S/B = 0.73 ~ 22 000 D0 / durée de vie du détecteurCe qui reste a faire: Faire des simulations plus réalistes->Réponse réaliste du détecteurDéterminer les caractéristiques optimaux des capteurs CMOS pour nos mesures (taille de pixels, vitesse de lecture…)
Il semble que l’étude des propriétés du QGP avec les mésons charmés est possible avec CBM et le nombre de D0 qu’on obtient est suffisant pour des études détaillées des mésons charmés.
Conclusion:
Back-up slides
Diagramme de phases: matière normale et matière nucléaire
FAIR
• 3 phases: solide, liquide, gazeuse• 1er ordre de transition: coexistence de phases transition brut• Point critique• 2nd ordre de transition: pas de coexistence transition continue
Equation d’état:L’ équation mathématique décrivant le diagramme de phases.
Quelle est l’équation d’état de la matière nucléaire?
Pourquoi étudier diagramme de phases?
L’étude du diagramme de phases de la matière nucléaire en haute T et densitéva nous aider à comprendre:
Qu’est-ce qui c’est passé pendant les toutes premiers instants de l’univers ( Haute T, Basse Pression)
Quelle est la structure des objet astrophysiques (étoiles de neutrons, supernovae) ( Basse T, Haute Pression )
FAIR
Comment créer des conditions de haute T, p au laboratoire?
Au laboratoire on atteint les conditions de haute T et p avec des collisions d’ions lourds. On atteint ainsi des T supérieures à 100 MeV.
On modélise le noyau avec une goutte liquide:
Haute T, p : noyaux s’évaporent et forment un gaz des hadrons. Très Haute T, p : les constituants des nucléons, les quarks, se trouvent déconfinés dans un potentiel commun:
Production du Quark-Gluon Plasma (QGP)
Collision de deux noyaux
QGP
ρ0 = 0.17 nucléons/fm3 ( 2.7x1017 kg/m3 )
ρc ≈ 8∙ρ0
( 21.6x1017 kg/m3 )
Monolithic Active Pixel Sensors: Principe de fonctionnement
QGP
Diagramme de phases de la matière nucléaire
FAIR
RHIC et LHC explorent la région de hautes T et basses densités ou la transition de phase est continue (cross-over).FAIR, en complémentarité avec RHIC-LHC, va explorer la région de basses T et hautes densités.
Identification des D0 avec spectre de masse invariante
Bruit de fond
En
tré
es [
1/1
0 M
eV
]
Masse invariante [GeV / c²]
(Masse des candidats D0 reconstruites )
Bruit de fond trop élevé pour extraire le signal !D
0
K
+
π +
Etude Systématique de la résolution du vertex secondaire
Cette étude illustre la nécessité
d’utiliser des det. très performants
comme les CMOS
Pixels Hybrids
Capteurs CMOS
Vtx_z (reco) – Vtx_z (MC)
Vtx_z = composante du vtx selon direction du faisceau
top related