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 г
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.