Реферат: отчет 83 с., 6 ч., 20 рис., 3 табл., 49 источников

РЕФЕРАТ

Отчет 83 с., 6 ч., 20 рис., 3 табл., 49 источников

<КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА> кварк-глюонная плазма, кварк-глюонные струны, флуктуации, дальние корреляции, странность, множественность, поперечный импульс, мультипомеронный обмен, кремниевые пиксельные детекторы, системы контроля, ROOT, GRID, AliRoot, ALICE, ITS

Главный объект данного исследования - так называемые дальние корреляции, которые могут проявляться в ядро-ядерных столкновениях на ускорителях SPS и LHC/ALICE в ЦЕРНе для наблюдаемых, относящихся к различным интервалам быстрот, и которые могут служить признаками нового физического явления - слияния кварк-глюонных струн [1]. Данное явление может послужить убедительным доказательством образования нового ядерного вещества - многокварковых кластеров, которые после процесса термализации могут переходить в сгустки кварк-глюонной плазмы. Данные предложения СПбГУ вошли в Программу физических исследований эксперимента ALICE по ядро-ядерным столкновениям на Большом Адроном Коллайдере (ALICE PPR - Physics Performance Report [2]. В настоящее время идет их дальнейшая проработка и детализация.

Основной целью и задачей работ СПбГУ в рамках 4-го этапа в 2007 году в соответствии с заданием по проекту №1547 являлось определение оптимальных условий исследования дальних корреляций в эксперименте ALICE.

К дополнительным задачам 4-ого этапа 2007 года относилось продолжение начатых ранее работ:

· Участие в работах по запуску эксперимента ALICE, - по согласованию с коллаборацией ALICE , - участие в кспериментальных работах, проводимых в ЦЕРНе INFN(Bari) и INFN(Torino) по наладке и тестировании детекторов Внутренней Трековой Системы (ALICE/ITS):

· Запуск SPD - Пиксельных детекторов (SPD/ITS) установки ALICE,

· Запуск и тестирование системы управления Пиксельных детекторов – DCS SPD

· Монтаж и тестирование дрейфовых детекторов SDD - модулей ITS установки ALICE

· Подготовка к анализу физических данных экспериментов ALICE и NA61.на основе новеших информационных технологий ROOT и GRID и апробация методик на основе данных современных экспериментов NA49, NA57 на SPS в ЦЕРНе

· Теоретический анализ и поиск новых физических явлений в соответствии с программой исследований дальних корреляций в столкновения релятивистских тяжелых ионов, разработанной в СПбГУ .

Работы по проекту в СПбГУ ведет Лаборатории физики сверхвысоких энергий, созданная при теоретическом отделе НИИ физики им.В.А.Фока постановлением Ученого Совета физического факультета СПбГУ от 21 февраля 2006 года. Подготовка к запуску Внутренней Трековой Системы (ITS) эксперимента ALICE на Большом Адроном Коллайдере в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) ведется совместно с партнерами по коллаборации ALICE. Еще одной дополнительной задачей данного проекта является

· Организация учебно-научного процесса и вовлечение студентов к подготовку к предстоящему анализу экспериментальных данных экспериментов ALICE и NA61.

Методология проведения данного проекта определяется необходимым сочетанием экспериментальных работ и теоретических исследований при активном вовлечении студентов и аспирантов, что необходимо для реализации основной цели проекта: поиска новых физических явлений в сверхрелятивистских ядро-ядерных столкновениях в уникальном эксперменте ALICE на LHC. Использование новейших информационных технологий ROOT и GRID обеспечивает эффективное включение в подготовку специалистов, преподавателей, аспирантов и студентов СПбГУ к анализу экспериментальных данных и в реализацию физической программы .

Основные результаты 4-ого этапа 2007 года в соответствии с Техническим заданием по проекту №1547 :

Проанализированы уникальные возможности эксперимента ALICE и поучено, что последние позволяют отделить корреляции, обусловленные слиянием струн, от корреляций, вызванных образованием адронных струй.

С этой целью, с одной стороны, необходимо исследовать зависимость величины коэффициентов корреляции от расстояния между наблюдательными окнами в пространстве быстрот, поскольку струны являются более протяженными объектами в пространстве быстрот, чем струи. С другой стороны представляется черезвычайно плодотворным изучать с этой целью дальние корреляции между быстротными окнами, выбирая эти окна не только с учетом быстроты, но также и с учетом азимутального угла регистрируемых частиц. Ясно, что в случае адронных струй должны иметь место значительные корреляции, между окнами. разнесенными на 180 градусов по азимутальному углу, что не имеет место для корреляций, вызванных слиянием струн. С этой целью, может также оказаться полезным, ввести в этих наблюдательных окнах отбор не только по азимутальному углу, но и по величине поперечного импульса регистрируемых заряженных частиц, вводя, например, обрезание сверху на импульсах порядка 1-2 ГэВ/с. Это также позволило бы ослабить влияние корреляций, вызванных формированием адронных струй, поскольку часть адронов от распада этих струй имеет

большие импульсы. Подчеркнем, что единственной экспериментальной установкой на Большом Адронном Коллайдере (LHC), позволяющей детально регистрировать мягкие части спектров заряженных частиц с импульсами в области от 50-100 МэВ/с до 1 ГэВ/с, является ALICE. Дальнейшим направлением этих исследованием является изучение

дальних корреляций с отбором частиц в наблюдательных окнах по знаку заряда и по другим квантовым числам (например, по странности). Это дало бы возможность получить более детальную информацию о деталях слияния кварк-глюонных струн и сделать выбор между различными теоретическими моделями этого процесса.

Были также получены следующие дополнительные результаты по основным 3-м направлениям исследований, ведущихмя в СПбГУ:

1) выполнены запланированные экспериментальные работы, согласованные с партнерами по коллабрации ALICE по участию в наладке и тестировании детекторов Внутренней Трековой Системы (ALICE/ITS):

o Пиксельные и дрейфовые детекторы ALICE ITS. В рамках работ по пиксельному детектору осуществлялась сборка и тестирование узлов пиксельного детектора, а также работа над программой контроля параметров DCS. Проведено тестирование и наладка низковольтных источников питания CAEN EASY3000.

o Проводилась доработка и тестирование PVSS системы в подходе FSM (finite state machine) в части, по разделу, который отвечает за управление низковольтными и высоковольтными источниками питания пиксельных сенсоров и относящейся к ним электроники. Для удобства тестирования детекторов в рамках PVSS были созданы специальные панели, позволяющие визуализировать параметры настройки и текущее состояние системы.

o При непосредственном участии СПбГУ проводилась разработка программного обеспечения для мониторирования SDD детекторов ALICE. Разработанные программные коды в рамках системы MOOD позволяют проводить тестирование, аттестацию и мониторинг параметров SDD детекторов ALICE ITS.

2) Продолжена подготовка к анализу физических данных эксперимента ALICE на основе новейших информационных технологий ROOT и GRID:

o На основе платформы ROOT/AliROOT разработана унифицированная модель измерения дальних корреляций в эксперименте ALICE.

o GRID-кластер СПбГУ «alice» постоянно поддерживался в рабочем состоянии и постоянно проводилось отслеживание всех изменений и нововведений в программном обеспечении для данного grid-сайта LCG.

o Составлены функциональная и операционные модели стартового комплекса RuTier2 для СПбГУ, реализована замена морально устаревших систем, прведена техническая наладка оборудования с компьютерными ресурсами 32 KSI2K/7 TB (вычислительные сервера и дисковые сервера для хранения данных), интегрированными в Российский сегмент Глобальной вычислительной системы Грид БАК. Совместно с коллаборацией ALICE проведены успешные испытания нового кластера .

3) Продолжены теоретические исследования дальних корреляций и явления слияния цветных струн как одного из процессов, которые могут привести к образованию кварк-глюонной плазмы.

o Сформулированы требования к разработке нового генератора событий для ядро-ядерных столкновений на основе перколяционной модели.

o Проведены исследования корреляции между средним значением поперечного импульса частиц и множественностью заряженных частиц (<p_t>-Nch корреляция) для протон-протонных столкновений в широкой области энергий на основе генератора событий PYTHIA v6.325, представлены результаты моделирования. Проведено сравнение с имеющимися экспериментальными данными и с моделью мультипомеронного обмена с учетом коллективных эффектов. Показано, что эффекты коллективности играют важную роль в описании данной корреляции и что <p_t>-Nch корреляция может быть получена путем настройки параметров PYTHIA при использовании модели цветовых корреляций глюонных струн, включенной в PYTHIA.

o сделаны предсказания для энергии LHC-ALICE (5.5ТэВ). Результаты направлены в печать

o Получены предсказания по pt-n корреляции для заряженных частиц в центральном быстротном окне в столкновениях протонов для энергий LHC.