1 mesure du au rhic mesure du j/ au rhic catherine silvestre cea saclay etretat 2007 19 septembre...
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11
Mesure du Mesure du J/ au au RHICRHIC
Catherine SilvestreCatherine SilvestreCEA SaclayCEA Saclay
Etretat 2007Etretat 200719 Septembre 200719 Septembre 2007
22
MotivationsMotivations
MesuresMesures
ResultatsResultats
PerspectivesPerspectives
19 Septembre 200719 Septembre 2007 33
MotivationsMotivations J/ : quarkonia lourd formé d’une paire cc
HERA-B: (HERA-B: (χχcc→→J/J/X )~21X )~21±5±5% %
((’’→→J/J/X)~7X)~7±0.4±0.4%%
e-/-
e+/+
Heavy quarkonia
– La masse des quarks lourds est un paramètre externe de la QCD– Perte d’énergie différente des quarks légers. Sa suppression et la
sensibilité au flow sont des informations clés sur les propriétés du milieu.
Sensible à la formation d’un plasma de quarks et gluons via l’écrantage de couleur. Temperature de dissociation:
c et ’: Td ~ 1.1 Tc J/ : Td ~ 1.5 à 2 Tc
La suppression ou l’augmentation de la production de J/ révèle des caractéristiques critiques du milieu.
pendant les premières collisions de partons via la fusion de gluon
19 Septembre 200719 Septembre 2007 44
Le J/ Le J/ dans le milieu dans le milieu J/ observé, mixture de la production directe et du
feed-down
cc
J/Color Screening
cc
D+ D-
Sensible aux effets de la matière nucléaire froide– Shadowing/anti-shadowing (modifications des fonctions de distributions de partons)– Saturation de gluons (CGC)– Perte d’énergie partonique– Effet Cronin (diffusion inélastique initiale partonique)– Absorbtion nucléaire normale– Interraction avec les co-movers hadroniques
Sensible aux effets de la matière nucléaire froide Sensible aux effets du milieu dense et chaud
– Dissociation séquencielle– Recombinaison à partir de paires charmées décorrélées– flow– Ecrantage de couleur
55
MesuresMesures(surtout PHENIX)(surtout PHENIX)
19 Septembre 200719 Septembre 2007 66
Central armhadrons; photons; electronsp>0.2 GeV/c|y|<0.35=
Muon armsp>2 GeV/c|y| E [1.2,2.4]=2
Global detectors(BBC, ZDC)Provide vertex position and collision centrality
J/ e+e-
J/ +-
Le détecteur PHENIXLe détecteur PHENIX
19 Septembre 200719 Septembre 2007 77
Mesure du J/Mesure du J/ vers l’avant vers l’avant
Absorber frontal pour arrêter les hadrons
MuTR: 3 stations de chambres à cathodes strippées avec un champ magnétique radial pour mesurer l’impulsion
MuID: 5 plans de détection planes (X et Y) et un absorbeur pour sélectionner les muons et déclencher
J/ +-
19 Septembre 200719 Septembre 2007 88
Mesure du J/Mesure du J/ à rapidité à rapidité centralecentrale
Chambre à dérive pour mesurer l’impulsion
RICH et EMCal pour identifier les électrons et déclencher (level1 et offline-level2)
J/ e+e-
19 Septembre 200719 Septembre 2007 99
Masse invariante di-lepton Masse invariante di-lepton (2005 (2005 p+p)p+p)
J/ e+e-
résolution: ~35 MeV
coups: ~1500 J/
J/ + -
résolution: ~170 MeV
coups: ~8000 J/
Bruit de fond Bruit de fond combinatoire combinatoire soustrait part soustrait part ““event mixingevent mixing””
AjustementsAjustements– GaussienneGaussienne pour le pour le
pic de massepic de masse– ExponentiellesExponentielles pour pour
le bruit de fond le bruit de fond physique physique (désintégration de (désintégration de saveurs lourdes et/ou saveurs lourdes et/ou Drell-Yan)Drell-Yan)– Le nombre de J/Le nombre de J/ est
la moyenne des fitsyenne des fits– La dispersion est La dispersion est
incoluse dans les incoluse dans les erreurs systématiques.erreurs systématiques.
19 Septembre 200719 Septembre 2007 1010
Signal Run7 Signal Run7 [1/2] J/ e+e-
Pour ~60 b-1
(~8%)
En extrapolant donnera
~5,000 J/ ee ou plus pour la
luminosité du run
merci à Ermias Atomssa
19 Septembre 200719 Septembre 2007 1111
Signal Run7 Signal Run7 [2/2] J/ + -
Pour ~60 b-1
(~8%)
En extrapolant donnera
~16,000 J/
pour le run
19 Septembre 200719 Septembre 2007 1212
J/e+e- Au+Au √sNN=200 GeV
J/e+e- p+p √s=200 GeV
•200 GeV p+p from 2005• Trigger testé et en
fonctionnement pour p+p• Pas de trigger pour AuAu
jusqu’au ToF complet en 2009
•Signal en Au+Au avec la TPC seule
• Comtamination hadronique importante
• Besoin de tout l’EMC STAR PreliminaireSTAR Preliminaire
Le J/Le J/ dans STAR dans STAR
19 Septembre 200719 Septembre 2007 1313
Classes de centralitéClasses de centralité
Compteur beam beam pour compter les particules chargées vers l’avant
Calorimètres à zéro degré pour compter les neutrons spectateurs
En fonction du run, utilisation du BBC seul ou du BBC+ZDC
Ncol : nombre de collisions binaires N-N inélastiques
Npart : nombre de nucléons qui participent aux collisions inélastiques
La centalité est associée à Npart, Ncol ou b en utilisant une simulation basée sur un modèle de Glauber et la réponse des détecteurs.
Très périphérique80 - 92.2%
<Npart> = 6.3 ± 1.2<Ncoll> = 4.9 ± 1.2
Très centrale0 - 5 %
< Npart > = 351.4 ± 2.9< Ncoll > = 1065 ± 105
1414
ResultatsResultats
Pour étudier le Pour étudier le J/:
- référence avec les mesures en p+p
- controler les CNM par exemple en étudiant les collisions d+A
- extrapoler les CNM à A+A
- mesurer la produciton de J/ en A+A
1515
Production du J/Production du J/ dans les collisions dans les collisions
p+pp+p
19 Septembre 200719 Septembre 2007 1616
Collisions p+p: référence Collisions p+p: référence [1/2][1/2]Run 2005 p+p √s=200GeV : Phys. Rev. Lett. 98,
232002 (2007)
BR•pp(J/)=178±3stat±53sys±18normnb
Normalisation du rapport de modification nucléaire:
Section efficace totale
tppcoll
tABtAB dydpNdN
dydpNdpyR
2
2
,
Comprendre les méchanisme de production du J/ (CSM/COM?)
Absorbtions initiales et finales fonction du mécanisme de formation du J/
Section efficace totale s’ajuste à PYTHIA NLO
19 Septembre 200719 Septembre 2007 1717
Pas de modèle valable pour toutes les variables simultanément: section efficace, rapidité (RHIC), polarization (E866)
vs rapidité
<pT2>=4.14±0.18
+0.30-0.20
pT (GeV/c) 82 4
<pT2>=3.59±0.06±0.16
vs pT
Collisions p+p: référence Collisions p+p: référence [2/2][2/2]
1818
Production du J/Production du J/ dans dans les collisions d+Aules collisions d+Au
Effets nuléaires froids Effets nuléaires froids
19 Septembre 200719 Septembre 2007 1919
RRdAdA vs Rapidité vs Rapidité
Shadowing Shadowing modestemodeste– EKS EKS (*)(*) favorisé favorisé
Faible absorption Faible absorption nucléairenucléaire– σσ(J/(J/ψψ+N+N→→X) X) ~ 1-3mb ~ 1-3mb
(*) Eskola, Kolhinen, Salgado Eur. Phys. J. C9 (1999) 61
Run 2003 d+Au √s=200GeV : Phys. Rev. Lett. 96, 012304 (2006)
y~0: y~0: intermédiaire x xAuAu~0.020~0.020
y>1.2: petit xy>1.2: petit xAuAu ~0.003 ~0.003
y<-1.2: grand xAu~0.090
xd xAu J/ Nordy > 0
rapidity yxd
xAu
J/ Sud
y < 0
Low x2 ~ 0.003(shadowing region)
Normalisé à
Run3p+p
2020
Production du J/Production du J/ dans les collisions dans les collisions
Au+AuAu+Au
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2121
RRAAAA vs N vs Npartpart
Suppression observée atteint ~0,2
Cu+Cu préliminaire
Suppression plus importante vers l’avant
avant/centrale~0.6 pour Npart>100
Run 2004 Au+Au √s=200GeV : Phys. Rev. Lett. 98, 232301 (2007)
RAA(1.2<|y|<2.2)/RAA
(|y|<0.35)
1
0
Bar: uncorrelated errorBracket : correlated error
1
0
1
Au+Au final (nucl-ex/0611020)
Cu+Cu prelim (nucl-ex/0510051)
RAA
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2222
Extrapolation effets froidsExtrapolation effets froids Modélisation des effets froids basée sur 1-3mb d’absorption Modélisation des effets froids basée sur 1-3mb d’absorption
et du shadowinget du shadowing (R. Vogt, Acta Phys. Hung. A25 (2006) 97-103)
Modèle de Glauber + symétrie en rapidité des données d+AuModèle de Glauber + symétrie en rapidité des données d+Au (R. Granier de Cassagnac, hep-ph/0701222)
Suppression > Suppression > effets froidseffets froidsBesoin d’améliorer Besoin d’améliorer notre connaissance notre connaissance des CNM:des CNM: Run Run d+Au!d+Au!
Bar
: sta
t. +
un
corr
ela
ted
syst.
err
ors
Box :
corr
ela
ted
syst.
err
ors
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2323
Suppression et rapiditéSuppression et rapidité Les données montrent une faible Les données montrent une faible
diminution de la RMS avec la centralité diminution de la RMS avec la centralité qui augmentequi augmente
No recombinationAll recombination
Thews & Mangano, PRC73 (2006) 014904c
La recombinaison prédit une distribution de la rapidité plus étroite lorsque Npart augmente
RMS 1.43±0.04RMS 1.40±0.04
RMS 1.32±0.06 RMS 1.30±0.05
nucl-ex/0611020
Challenge modèles Challenge modèles basés sur la densité basés sur la densité localelocale
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2424
Comparison avec SPSComparison avec SPS Comparaison entre RHIC et SPS est delicateComparaison entre RHIC et SPS est delicate
– Prise en compte des effets nucléaires froids (differents Prise en compte des effets nucléaires froids (differents SPS/RHICSPS/RHIC
RRAAAA (y~0) ~ R (y~0) ~ RAAAA (SPS) (SPS)
– OrOr √ √ssNN,SPSNN,SPS < < √√ssNN,RHICNN,RHIC
– Et 0<yEt 0<yspssps<1<1
– Barres d’erreurs Barres d’erreurs importante à RHICimportante à RHIC
– Erreur de normalisation Erreur de normalisation de ~de ~10% à SPS10% à SPS
Err. Glo = 7%Err. Glo = 12%
Scomparin (proc. QM06) : nucl-ex/0703030
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2525
RHIC vs modèles valables au RHIC vs modèles valables au SPSSPS
Extrapolation aux énergies de RHIC des modèles de Extrapolation aux énergies de RHIC des modèles de suppression en accord avec les données de NA50 suppression en accord avec les données de NA50 – Suppression opposée vs rapidité – Allure de la suppression ne correspond pas aux données à
rapidité centrale
Dissociation by comovers (Capella et al., hep-ph/0610313)
Dissociation by thermal gluons(R. Rapp et al., nucl-th/0608033
Nu Xu et al., Phys.Rev.Lett. 97 (2006) 232301)
Recombinaison au RHIC ?Recombinaison au RHIC ?
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2626
<p<pTT22> vs N> vs Npartpart et N et Ncolcol
La recombinaison prédit une distribution en pT plus étroite avec une centralité qui augmente,et donc un <pT²> plus petit.
No recombination
With recombination
Peu de dépendance du Peu de dépendance du <pT²> avec la avec la centralitécentralité
Dur de conclure:- le modèle utilisé pour produire les courbes se base sur Run 3 p+p <pT²> vs d+Au <pT²>- besoin de mieu comprendre les méchanismes de formation du charm
Thews, Eur.Phys.J. C43 (2005) 97, Phys.Rev. C73 (2006) 014904(et communications privées).
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2727
Comparaison Comparaison données/modèlesdonnées/modèles
- Recombinaison est tres mal contrainte pour l’instant car se base sur σcc mal connu à RHIC
Suppression + recombinaison: plus proches des données• R. Rapp(for y=0) PRL 92, 212301 (2004)•Thews (for y=0) Eur. Phys. J C43, 97 (2005)• Nu Xu et al. (for y=0) nucl-th/0608010• Bratkovskaya et al. (for y=0) PRC 69, 054903 (2004)• A. Andronic et al. (for y=0) nucl-th/0611023
Comparaisons à d’autres variables attendues
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2828
RRAA AA vs rapidité: CGC et vs rapidité: CGC et recombinaisonrecombinaison
Color Glass CondensateColor Glass Condensate– le CGC prédit un taux plus grand le CGC prédit un taux plus grand
de mésons charmés à rapidité de mésons charmés à rapidité centrale (mais peut etre pas pour centrale (mais peut etre pas pour le J/le J/))
– Nécesité de prédiction Nécesité de prédiction quantitatives pour le J/quantitatives pour le J/ en d+Au en d+Au et Au+Au pour conclureet Au+Au pour conclure
RecombinaisonRecombinaison– Grande densité de charm au RHICGrande densité de charm au RHIC
10 à 20 pour les collisions central*10 à 20 pour les collisions central*
– Recombinaison pour repeupler la Recombinaison pour repeupler la rapidité centrale et les bas prapidité centrale et les bas pTT
– Attenue la suppression à rapidite Attenue la suppression à rapidite 00
– Pourait etre testé avec la Pourait etre testé avec la distribution en pdistribution en pTT
=0
=2
K. Tuchin :hep-ph/0402298
(*) S. S. Adler et al. PRL 94 (2005) 082301
RAA(y~1.7)
RAA(y~0)
nucl-ex/0611020
19 Septembre 200719 Septembre 2007 2929
0 = 1 fm/cused here
SPS overall syst ~10%
PHENIX overall syst ~12% & ~7%
KKS(*)
(*) Karsch, Kharzeev, Satz, PLB 637 (2006) 75
Test de la fonte séquentielleTest de la fonte séquentielle Les derniers résultats de L-QCD sugèrent:Les derniers résultats de L-QCD sugèrent:
– Pas de suppression du J/ Pas de suppression du J/ pour T<1.5Tpour T<1.5Tcc (≳10GeV/fm (≳10GeV/fm33); ); complète seulement pour T>2.5Tcomplète seulement pour T>2.5Tcc
’’ et et χχc c commencent à fondre à 1.1Tcommencent à fondre à 1.1Tcc (possible à RHIC) (possible à RHIC)
Probabilité de survieProbabilité de survie– RRAAAA/CNM/CNM
RHIC : RHIC : σσCNMabs CNMabs = 1mb= 1mb
SPS : SPS : σσCNMabs CNMabs = 4.18mb= 4.18mb
– AttentionAttention
– ττ00= 1fm/c trop pour RHIC?= 1fm/c trop pour RHIC?
– Contribution des effets Contribution des effets froids à RHIC mal froids à RHIC mal contrainte !contrainte !
Est ce que la suppression vu au RHIC & SPS ne vient que du feed-Est ce que la suppression vu au RHIC & SPS ne vient que du feed-down des états excités?down des états excités?
3030
PerspectivesPerspectives
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3131
Le J/Le J/ au RHIC au RHIC Premières observations d’une suppression du
J/ en rapidité centrale et vers l’avant à 200 GeV Solide référence p+p avec le Run5 Manque de statistique en d+Au pour contraindre
suffisamment les effets nucléaires froids– Suppression > aux effets nucléaires froids pour Npart>200
Comparaison aux modèles– Indice de la fonte directe du J/Indice de la fonte directe du J/ au RHIC ? au RHIC ?
Feed-down pas mesuré aux énergies du RHIC A plus basse énergie, grande déviation entre les expériences
– Plus de suppression vers Plus de suppression vers l’avant plutôt qu’à rapidité plutôt qu’à rapidité centrale
Interaction avec co-movers hadronique/partonique CGC ? CGC ?
Pour l’instant aucun modèle ne décrit simultanément les données en fonction de Npart, pT et y, à rapidité centrale et vers l’avant.
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3232
A venirA venir Données Données finales pour Cu+Cu finales pour Cu+Cu
– Précision améliorée pour la région NPrécision améliorée pour la région Npartpart<100<100
Run 7 : Au+Au avec luminosité x3+ plan de Run 7 : Au+Au avec luminosité x3+ plan de réactionréaction– Devrait permettre la mesure du flow elliptique du J/ non nul
si la composante recombinaison est importante– + de précisions– Plus grande couverture en pT
Run 8 : d+AuRun 8 : d+Au (stat (stat x10?) amélioration de notre amélioration de notre connaissance des effets nucléaires froids à RHICconnaissance des effets nucléaires froids à RHIC
>2010: >2010: upgrade de la luminosité du de la luminosité du RHIC, et de PHENIX– Mesure directe du charme ouvert– Mesure du ’, c,
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3333
Résultat attendu sur le v2 du J/
Flow elliptique: phenomène collectif, transforme l’anisotropie spacial initiale de la région de collision en anisotropie d’impulsion
Les électrons provenant des désintégration de méson à quarks c et b ont un flow elliptique non nul.
Recombinaison => elliptique flow du J/ non nul
Yan,Zhuang,Xunucl-th/0608010
J/
Fro
m T
ony
Fra
wle
y, h
eavy
PW
G,
Jan
4th
3434
BackupBackup
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3535
J/
SPS ResultsSPS Results
• NA50 observed anomalous J/psi suppression
• NA60 results are consistent with NA50.
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3636
Comparing RHIC to SPS Suppression resultsComparing RHIC to SPS Suppression results
NA50 at SPS (0<y<1)
Normalized by NA51 p+p data with correction based on Eur. Phys. J. C39 (2005) : 355
NA50 (0<y<1)
NA50 at SPS (0<y<1)PHENIX at RHIC (|y|<0.35)
Bar: uncorrelated errorBracket : correlated errorGlobal error = 12% is not shown
NA50 (0<y<1)
NA50 at SPS (0<y<1)PHENIX at RHIC (|y|<0.35)PHENIX at RHIC (1.2<|y|<2.2)
Bar: uncorrelated errorBracket : correlated errorGlobal error = 12% andGlobal error = 7% are not shown
NA50 (0<y<1)
• Suppression pattern similar in RHIC and SPS.
• CNM effect not removed yet.
NA50 at SPS (0<y<1)PHENIX at RHIC (|y|<0.35)PHENIX at RHIC (1.2<|y|<2.2)
• After removing the CNM effect, differences start to show-up.
•suppression at SPS consistent with the melting of psi’ and chi_c? •Need more precise d+Au measurements
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3737
J/J/ yield as a function of transverse yield as a function of transverse momentummomentum
Mean square transverse momentum:
J/ e+e-: <pT2> = 4.25 0.24 0.14 (GeV/c)2
J/ + -: <pT2> = 3.57 0.06 0.15 (GeV/c)2
Measurement from 2005 p+p (hep-ex/0611020)
Fit using:
p0.[1+ (pt/p1)2]-6
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3838
Nuclear modification factor vs rapidity in Nuclear modification factor vs rapidity in Au+AuAu+AuMeasurement from 2004 Au+Au (nucl-ex/0611020)
0-20% 20-40%
40-60% 60-92%
Peripheral collisions:
no modification of the rapidity distribution with respect to p+p collisions
Central collisions:
narrowing of the rapidity distribution
19 Septembre 200719 Septembre 2007 3939
RRAAAA-rapidity-rapidity
CNM 0mb
3mb
=0
=2
Open charm yield in A+AK.L. Tuchin J.Phys. G30 (2004) 1167
CGC
Flat RFlat RAAAA for N for Npartpart<100. <100. Rapidity narrowing in Rapidity narrowing in
central Au+Au collisionscentral Au+Au collisions– (Modest)(Modest) Recombination? Recombination?
NNrecrecJ/J/ N Ncc
22
– Color Glass Condensate?Color Glass Condensate? Measurement of J/Measurement of J/
elliptic flow can make elliptic flow can make clear the origin of clear the origin of rapidity narrowing.rapidity narrowing.
SCMFull recombination
Au+Au data
CNM : R. Vogt Acta Phys. Hung. A25 (2006) 97.SCM : A.Andronic et al., nucl-th/0701079. Full recombination : R.L.Thews and M.L.Mangano, PRC73 (2006) 014904.
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4040
RRAAAA-p-pT T and Nand Ncollcoll-<p-<pTT22>>
No strong pNo strong pTT dependence of R dependence of RAAAA..
No significant centrality dependence of <pNo significant centrality dependence of <pTT22>.>.
RRAAAA-p-pTT has much more information than <p has much more information than <pTT22>.>.
– RRAAAA-p-pTT of model predictions? of model predictions?
Au+Au data
• Magenta : R.L.Thews and M.L.Mangano, PRC73 (2006) 014904 and private comm. • Green : L.Yan, P.Zhuang and N.Xu, PRL97 (2006) 232301.
No significant change of the pT distributions with respect to p+p, but error bars are large
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4141
J/J/ mean p mean ptt22 (2) (2)
VN Tram, Moriond 2006 & PhD thesisThews and Mangano, PRC73 (2006) 014904c
Open symbol is for mid rapidity
Full symbol is for forward rapidity
black is p+p
blue is d+Au
green, and orange are Au+Au
Yellow bands are from Thews
Brown line is a Cronin effect extrapolation from p+p and d+Au at forward rapidity
mid rapidity values are consistent with no pt broadening.
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4242
Collision species and energyCollision species and energyRunRun YearYear SpeciesSpecies Energy (GeV)Energy (GeV) # J/# J/ (ee+ (ee+))
0101 20002000 Au+AuAu+Au 130130 00
0202 2001/2002001/20022
Au+AuAu+Au
p+pp+p200200
20020013 + 013 + 0
46 + 6646 + 66
0303 2002/2002002/20033
d+Aud+Au
p+pp+p200200
200200360 + 1660360 + 1660
130 + 450130 + 450
0404 2003/2002003/20044
Au+AuAu+Au
Au+AuAu+Au200200
6262~ 1000 + 5000~ 1000 + 5000
13 + 013 + 0
0505 2004/2002004/20055
Cu+CuCu+Cu
Cu+CuCu+Cu
Cu+CuCu+Cu
p+pp+p
200200
6262
22.522.5
200200
~ 1000 + ~ 1000 + 1000010000
10 + 20010 + 200
~ 1500 + ~ 1500 + 1000010000
0606 20062006 p+pp+p
p+pp+p
p+pp+p
200200
6262
500500
~ 3000 + ~ 3000 + 3000030000
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4343
QM06 versus QM05QM06 versus QM05
Good agreement !Good agreement ! At forward rapidity, on the lower edge of systematicsAt forward rapidity, on the lower edge of systematics
– (better handling of backgrounds and new pp reference)(better handling of backgrounds and new pp reference) At midrapidity, less At midrapidity, less subjectivesubjective “onset” like shape… “onset” like shape…
y~1.7 y~0
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4444
Feed down ratiosFeed down ratios
From HERA-B (pA √s=41.6 GeV)From HERA-B (pA √s=41.6 GeV)– 7.0 ± 0.4 % from ψ’7.0 ± 0.4 % from ψ’
– 21 ± 5 % from χ21 ± 5 % from χcc
– 0.065 ± 0.011 % from B0.065 ± 0.011 % from B
238
184 28
197
12184
12
129 27
64108184
HERA-BHERA-BHERA-BHERA-BHERA-BHERA-BHERA-BHERA-BE771E771E771E771
E789E789E789E789E705E705E705E705
NA38, NA38, NA50 & NA50 & NA51NA51
NA38, NA38, NA50 & NA50 & NA51NA51
6
12
9
E331E331E331E331
E444E444E444E444 E288E288E288E288
B′σ
(ψ′)/B
σ(J
/ψ)
(%)
12
NA38NA38NA38NA38
p-A
48
HERA-BHERA-BHERA-BHERA-B
Faccioli, Hard Probes 2006
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4545
J/J/ R RAAAA as a function of as a function of rapidityrapidity
nucl-th/0507027
Blue bands are cold nuclear matter prediction from Vogt, (EKS + 3mb absorption).
Dashed purple line are expected RAA vs y for recombined J/s
Grey bands are error from p+p
No clear change in the rapidity shape as a function of centrality.
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4646
Extrapolation from dA to AA Extrapolation from dA to AA collisionscollisions
Different approaches:
1. A model of shadowing and nuclear absorption as used in previous slides (here EKS shadowing and 1 to 3mb nuclear absorption) extrapolated to AA (Ramona Vogt, nucl-th/0507027)
2. A phenomenological fit on the d+Au data to get diss for each rapidity and use exp-[diss(y) + diss(-y)]n0L for AA.(Karsh, Kharzeev and Satz, PLB637(2006)75)
• diss(y=1.8) = 3.1 0.2 mb
• diss (y=0) = 1.2 0.4 mb
• diss(y=-1.7) = -0.1 0.2 mb
3. A direct extrapolation of measured RdA to AA using a simulation based on Glauber model (R. Granier de Cassagnac, private communication)
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4747
Direct extrapolation of measured RDirect extrapolation of measured RdAdA to AAto AA
Y = -1.7
Y = 0
Y = 1.8
RdA
b(fm)
Use a simple fit of RdA vs b
Plug RdA(b) into an AA Glauber simulation:
RAA(y,bAA) = [Rda(-y,b1).RdA(y,b2)]
where b1 and b2 are determined for each nucleon-nucleon collision in the simulation at a given bAA.
b1 b2
bAA
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4848
J/J/ suppression vs. light hadrons suppression vs. light hadrons
Heavy flavor electrons
J/
0
19 Septembre 200719 Septembre 2007 4949
Open Charm Measurement in forward region and CGC
D.E. Kharzeev, K. Tuchin, hep-ph0310358
In Central region: Qs<m(cc) open charm production is expected to scale with Ncoll
In forward region: Qs>m(cc). Open charm production is expected to scale with Npart (AA) and (pA) in forward rapidity region.
ApartN
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5050
… … Upsilon measurement Upsilon measurement ……
PHENIX QM05 : 1st Upsilons at RHIC from ~3pb-1 collected during the 2005 p+p run
Dimuon mass spectrum for the two muon arms added
together.
y~1.7~10 counts
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5151
… … & & ’ measurement’ measurementDielectron invariant mass spectra :• Au+Au (final)
arXiv:0706.3034v1 [nucl-ex]
• p+p scaled by Ncoll (preliminary)
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5252
J/J/ signal signalAu+Au : most central
dielectron
dimuon
most peripheral
p+pdielectron
dimuon
dielectron
dimuon
Signal extraction steps :Signal extraction steps :
1)1) Invariant di-lepton Invariant di-lepton mass spectramass spectra
2)2) Combinatorial bkgd Combinatorial bkgd NNlikelike estimated from estimated from event mixingevent mixing
3)3) Subtract Nlike from Subtract Nlike from the spectra and get the spectra and get the J/the J/ψψ count count
J/J/ψψ count from fits : count from fits : Gaus. : mass peak Gaus. : mass peak Exp. : physical bkgd Exp. : physical bkgd
– heavy flavor decay heavy flavor decay – and/or Drell-Yanand/or Drell-Yan
Average value of Average value of variousvarious fits used as fits used as J/J/ψψ count count
Syst. err. Obtained Syst. err. Obtained from varying by 2% from varying by 2% the Nthe Nlikelike norm and norm and by re-fitting the by re-fitting the spectraspectra
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5353
3D hydro + sequential dissociation 3D hydro + sequential dissociation (I)(I)
Gunji et al., hep-ph/0703061 :Gunji et al., hep-ph/0703061 : CharmoniaCharmonia
– initial spatial distribution = from collisions in the Glauber initial spatial distribution = from collisions in the Glauber model model
– + free streaming in a full (3D+1) hydro+ free streaming in a full (3D+1) hydro– J/ survival probability ( RAA/CNM with CNM = shadowing +
nuclear absorption σabs = 1mb )
S = S = (1 (1 – – ffFDFD)) S S direct J/ direct J/ + + ffFDFD S S J/J/←←’, ’, χχcc
– 3 free parameters : feed-down : feed-down fFD , melting temperatures , melting temperatures TJ/ and and T’,χc
+ + (3D+1) hydro : same setup as the one used to (3D+1) hydro : same setup as the one used to reproduce charged dN/dreproduce charged dN/dηη measured at RHIC measured at RHIC– Assuming thermalization for Assuming thermalization for ττ°≥≥°0.60.6°fm, initial energy fm, initial energy
density distribution in the transverse plane, EOS of the density distribution in the transverse plane, EOS of the medium (T<Tmedium (T<Tcc and T>T and T>Tcc), … ), …
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5454
3D hydro + sequential dissociation 3D hydro + sequential dissociation (II)(II)
Gunji et al., hep-ph/0703061 :Gunji et al., hep-ph/0703061 : CharmoniaCharmonia
– J/ survival probability ( RAA/CNM with CNM = shadowing + nuclear absorption σabs = 1mb )
S = S = (1 (1 – – ffFDFD)) S S direct J/ direct J/ + + ffFDFD S S J/J/←←’, ’, χχcc
– 3 free parameters : Feed-down : Feed-down fFD , melting temperatures , melting temperatures TJ/ and and T’,χc
+ (3D+1) hydro+ (3D+1) hydro best fit with :best fit with : TTJ/J/ = 2.12 T= 2.12 Tcc
TT’,’,χχcc = 1.34 T = 1.34 Tcc
ffFDFD = 0.25 = 0.25 ± 0.10 due to uncertainty ± 0.10 due to uncertainty
on on σσabsabs (1 ± 1mb)(1 ± 1mb)
Better matching with the data
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5555
Invariant yield and RInvariant yield and RAAAA vs vs ppTT
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5656
Small centrality Small centrality dependencedependence
Model with absorption + Model with absorption + shadowingshadowing– shadowing EKS98shadowing EKS98
– σσabsabs = 1 mb = 1 mb
– σσabsabs = 3 mb = 3 mb
σσabsabs = 1 mb good = 1 mb good agreementagreement
σσabsabs = 3 mb is an upper = 3 mb is an upper limitlimit
weak shadowing and weak weak shadowing and weak nuclear absorptionnuclear absorption
J/J/ production in d+Au vs production in d+Au vs centralitycentrality
High x2 ~ 0.09
Low x2 ~ 0.003
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5757
Hard process : NHard process : Ncollcoll scaling scaling
Open charm production obeys NOpen charm production obeys Ncollcoll scaling scaling ::
PRL 94:082301(2005)
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5858
Energy densityEnergy density
Longitudinally expanding plasma :Longitudinally expanding plasma :
– dEdETT/d/dηη measurement at mid-rapidity by PHENIX EMCal measurement at mid-rapidity by PHENIX EMCal
– Which Which ττ00 ? ?
20
1
Rdy
dETBj
R2
0 ~ 1 fm/c
cross
~ 0.13 fm/c
secondaries formation
~ 0.35 fm/c
therm
~ 0.6 - 1 fm/c
19 Septembre 200719 Septembre 2007 5959
Dilepton invariant mass spectrum (run6 Dilepton invariant mass spectrum (run6 pp)pp)
J/ e+e-
J/ +-
19 Septembre 200719 Septembre 2007 6060
Collision centrality (2)Collision centrality (2)
Npart vs centrality (5% bins) Ncol vs centrality (5% bins)
19 Septembre 200719 Septembre 2007 6161
preliminary
J/J/yy Baseline Measurement via p+p and Baseline Measurement via p+p and d+Au collisiond+Au collision
• high precision p+p results • d+Au favor σABS ~ 0-3 mb.
0 mb
5 mb
0 mb
3 mb
Low x2 ~ 0.003(shadowing region)
<pT2> = 3.59±0.06
±0.16<pT
2> = 4.14±0.18 +0.30-0.20
pT (GeV/c)
200GeV p+p->J/Psi
82 4
Bll* pp(J/ )=178±3(stat)± 53(sys) ± 18(lum) nb
19 Septembre 200719 Septembre 2007 6262
J/J/ψψ measurements in p+p measurements in p+p collisionscollisions
Observation : Observation : – No model fits absolute cross section, rapidity No model fits absolute cross section, rapidity
distribution (RHIC), and polarization distribution (RHIC), and polarization (example: E866) simultaneously(example: E866) simultaneously
E866/NuSea
PRL 91, 211801 (2003)
E866 800 GeV
xF = x1 – x2
hep-ex/0611020
λ = +1 (transverse) = -1 (longitudinal)
19 Septembre 200719 Septembre 2007 6363
Suppression et rapiditéSuppression et rapidité RRAAAA vs. rapidité pour différentes classes en centralité vs. rapidité pour différentes classes en centralité Distribution devient + étroite lorsque la centralité croitDistribution devient + étroite lorsque la centralité croit
– Challenge pour les modèles basés sur la “densité locale”Challenge pour les modèles basés sur la “densité locale”
Dashed lines : Gaussian fits.Dotted lines : ± 1σvariation of fit pars.
19 Septembre 200719 Septembre 2007 6464
Hardness of the pHardness of the pTT spectrum spectrum
– Hardness of pHardness of pTT spectrum sensitive to formation mechanism spectrum sensitive to formation mechanism
– No strong NNo strong Npartpart dependence of <p dependence of <pTT22>, only slight rise at forward rapidity>, only slight rise at forward rapidity
Au+Au
The plotted <pT2> is calculated
directly from the measured data points (pT<5GeV/c), no fitting or extrapolation
nucl-ex/0611020hep-ex/0611020nucl-ex/0510051
nucl-ex/0611020
19 Septembre 200719 Septembre 2007 6565
Charmonia sequential Charmonia sequential dissociationdissociation
J/J/ production production– direct : at least 60% – via χc J/ + x : ~ 20%– via (2S) J/ + x : ~ 8 %
Threshold effect Threshold effect sequential dissociation sequential dissociation vs T or vs T or εε
J/J/ χχcc (2S)(2S)
ΔΔE E [GeV][GeV]
0,640,64 ~ ~ 0,220,22
0,050,05
TTdd/T/Tcc 2,102,10 1,161,16 1,121,12
Dissociation temperature Dissociation temperature TTdd : :
F. Karsch et al. (Nucl. Phys. A698(2002) 199c; hep-lat/0106019)
’ J/χc
Satz, J.Phys.G32:R25,2006
RRAAAA/CNM vs energy /CNM vs energy densitydensity– Bjorken energy density Bjorken energy density
00
1
y
TBj dy
dE
A
RHIC : PRC 71:034908 (2005)NA50 : Eur.Phys.J.C39:335 (2005)NA60 : Nucl.Phys.A774:711 (2006)
Hard to see any step-like suppression behaviourHard to see any step-like suppression behaviour It seems that the direct J/It seems that the direct J/ is melting in central is melting in central
Au+Au collisions at RHIC, and not at SPS ?Au+Au collisions at RHIC, and not at SPS ?
19 Septembre 200719 Septembre 2007 6666
Taux de production Taux de production et Ret RAA du J/du J/
Ncol = nombre de collision nucleon-nucleon équivalentes
Facteur de modification nucléaire:
Taux de production du J/ et section efficace:
BdNJ//dy =NJ/
y.AJ/.J/BBC
MBBBC
NMB
Taux en AA
Ncol. Taux en ppRAA =
BdJ//dy = BdNJ//dy . ppinel
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