h aromdimenzi os bose{einstein-korrel aci ok m er ese a...

40
aromdimenzi´osBose–Einstein-korrel´ aci´okm´ er´ ese a PHENIX k´ ıs´ erletn´ el Kurgyis B´ alint E¨otv¨ os Lor´ and Tudom´ anyegyetem, Budapest ıs´ erleti mag- ´ es r´ eszecskefizika szemin´ arium ELTE, 2018.12.17.

Upload: others

Post on 18-Jan-2020

16 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok meresea PHENIX kıserletnel

Kurgyis Balint

Eotvos Lorand Tudomanyegyetem, Budapest

Kıserleti mag- es reszecskefizika szeminariumELTE, 2018.12.17.

Page 2: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A korai Univerzum es a kvark-gluon plazmaA PHENIX kıserletMit vizsgalunk?

Osrobbanas a laborban - nehezion-utkozesek

Az Univerzum tortenete

GalaxisokAtomokAtommagokElemi reszecskek

Hogyan vizsgalhatjuk?

Reprodukaljuk a laborban!

”Mini-osrobbanasok”

→ Nehezion-utkozesek

Keletkezo reszecskek detektalasa

→ A kvark-gluon plazmat vizsgaljuk

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 2 / 27

Page 3: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A korai Univerzum es a kvark-gluon plazmaA PHENIX kıserletMit vizsgalunk?

Nehezion-utkozesek

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 3 / 27

Page 4: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A korai Univerzum es a kvark-gluon plazmaA PHENIX kıserletMit vizsgalunk?

A RHIC es az LHC

Relativisztikus sebesseg

Nehez atommagok nyalabja

Utkozesi pontokban kıserletek

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 4 / 27

Page 5: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A korai Univerzum es a kvark-gluon plazmaA PHENIX kıserletMit vizsgalunk?

A Relativisztikus Nehezion-utkozteto PHENIX kıserlete

Relativisztikus Nehezion-utkozteto (RHIC)

Detektorrendszer:

Ket kar: East, WestRepulesi ido detektor (ToF)Elektromagneses kalorimeter (PbSc, PbGl)Drift-kamra (DC)Cherenkov detektor (RICH)Ket muonkar: South, North

Reszecskeazonosıtas:

Toltott pionok: p = 0.2− 2 GeV/c

West Beam View

PHENIX Detector 2010

East

MPC RxNP

HBD

PbSc PbSc

PbSc PbSc

PbSc PbGl

PbSc PbGl

TOF-E

PC1 PC1

PC3

PC2

CentralMagnet TEC

PC3

BB

RICH RICH

DC DC

Aerogel

TOF-W 7.9 m =

26 ft

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 5 / 27

Page 6: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A korai Univerzum es a kvark-gluon plazmaA PHENIX kıserletMit vizsgalunk?

A PHENIX kıserlet altal rogzıtett adatok

Adatrogzıtes: PHENIX (2000-2016)

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 6 / 27

Page 7: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A korai Univerzum es a kvark-gluon plazmaA PHENIX kıserletMit vizsgalunk?

A HBT-effektus es a Bose–Einstein-korrelaciok

R. Hanbury Brown, R. Q. Twiss - radio csillagaszatR. Hanbury Brown et al., Nature 170, 1061 (1952)

R. Hanbury Brown and R. Q. Twiss, Nature 178, 1046 (1956)

Detektortavolsag fuggvenyekent intenzitaskorrelaciok→ A forras meretenek meghatarozasa (Szıriusz)

Goldhaber es tarsai - nagyenergias fizikaG. Goldhaber et al., Phys. Rev. 120, 300 (1960)

Bose–Einstein-korrelaciok - impulzus korrelaciok→ A reszecskebocsajto forras vizsgalata

C (q) ∼= 1 + |∫S(r)e iqrdr |2, ahol q = k2 − k1

Impulzus korrelaciok merese → femtoszkopikus ter-ido geometria

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 7 / 27

Page 8: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A Levy tıpusu forrasQCD kritikus pont kereseseMag-gloria modellPar-koordinatarendszer

Levy-eloszlas, a korrelacios fuggveny alakjaNem-gaussos viselkedesPHENIX, S. S. Adler et al., Phys. Rev. Lett. 98, 132301 (2007)PHENIX, S. Afanasiev et al., Phys. Rev. Lett. 100, 232301 (2008)

Adatok legjobb leırasa: Levy-eloszlasPHENIX, A. Adare et al., Phys. Rev. C97, 064911 (2018)

Lehetseges ok: anomalis diffuzioM. Csanad et al., Braz. J. Phys. 37, 1002 (2007)

Tagulo kozeg → novekvo atlagos szabaduthossz

Levy-eloszlas (altalanosıtott cent. hat. tetel)

L(r ;α,R) =1

(2π)3

∫d3qe−iqre−

12|qR|α

Levy-skalaparameter: R

Levy-exponens: α

Gauss: α = 2Cauchy: α = 1

Lévy-HBT correlations 4 / 15

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 8 / 27

Page 9: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A Levy tıpusu forrasQCD kritikus pont kereseseMag-gloria modellPar-koordinatarendszer

A Levy-exponens es a kritikus pont kapcsolata

Kritikus viselkedest kritikus exponensseljellemezhetunk

Kritikus terbeli korrelaciok: ∼ r−(d−2+η)

Levy-forras: ∼ r−(d−2+α) → η ⇐⇒ α ?Csorgo et al., AIP Conf. Proc. 828 525532 (2006)

QCD univ. osztaly ⇐⇒ 3D IsingHalasz et al., Phys. Rev. D58 096007 (1998)Stephanov et al., Phys. Rev. Let. 81 4816 (1998)

Kritikus pont: η ≤ 0.50S. El-Showk et al., J.Statist.Phys. 157 (2014) 869H. Rieger, Phys.Rev., B52 (1995) 6659

Motivacio a pontos Levy HBT meresre!

Vegesmeret es nem-egyensulyi hatasok

Mit jelent a hatvanyfuggveny szerinti lecsenges?

Hőmérséklet

Bariokémiai potenciál

Hadronikus anyag

Kvark-gluon

plazma

normál maganyag

Szín-

szupravezető

állapotok

LHCRHIC-

Beam Energy Scan

SPS-NA61

STAR fxt.,

FAIR-CBM

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 9 / 27

Page 10: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A Levy tıpusu forrasQCD kritikus pont kereseseMag-gloria modellPar-koordinatarendszer

A mag-gloria modell

Ket komponensu forras:Csorgo, T. and Lorstad, B. and Zimanyi, J., Z. Phys. C71 , 491 (1996), hep-ph/9411307

Mag: termalizalodott, tagulo forrasGloria: hosszu elettartamu rezonanciak (τ � 10 fm/c)→ kıserletilegfelbonthatatlan

Valodi q→ 0 hatarertek: C (q = 0) = 2; Kıserletileg: C (q→ 0) = 1 + λ

Korrelacio erossege: λ =(

Nmag

Nmag+Ngloria

)2

Korrelacios fuggveny.: C (0)(q;R, α, λ) = 1 + λ exp(−|∑

qR2q|α/2)

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 10 / 27

Page 11: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A Levy tıpusu forrasQCD kritikus pont kereseseMag-gloria modellPar-koordinatarendszer

Kozegbeli tomegmodosulasη′ pionokra bomlikkiralis UA(1) szimmetria reszleges helyreallasaJ. I. Kapusta, D. Kharzeev, and L. D. McLerran, Phys. Rev. D53, 5028 (1996)

Kozegbeli tomeg lecsokken → keletkezesi hataskeresztmetszet no→ No a gloria jaruleka→ λ erteke lecsokken alacsony mT-n

S. E. Vance, T. Csorgo, and D. Kharzeev, Phys. Rev. Lett. 81, 2205 (1998)

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

max

λ / λ

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4 = 200 GeVNNsPHENIX 0-30% Au+Au

(syst)),-0.14+0.230.02(stat)±H=(0.59

/NDF=83/60, CL=2.7%2χ, 2(syst)) GeV/c-0.09+0.080.01(stat)±=(0.30σ

=55 MeV-1'η*=958 MeV, B'ηm=168 MeV-1'η*=530 MeV, B'ηm=55 MeV-1'η*=530 MeV, B'ηm=55 MeV-1'η*=250 MeV, B'ηm

)]2σ)/(22π-m2

T1 - H exp[-(m

PRL105,182301(2010),PRC83,054903(2011),resonance model:Kaneta and Xu

2(0.55-0.9) GeV/c⟩λ⟨ = maxλ

-π-π+π+π

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 11 / 27

Page 12: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A Levy tıpusu forrasQCD kritikus pont kereseseMag-gloria modellPar-koordinatarendszer

Az out-side-long koordinatarendszer

Par-koordinatarendszer (m1 = m2, k1, k2)

Atlagos impulzus: K, Relatıv impulzus: q

Bertsch-Pratt koordinatak: q = (qout, qside, qlong)Out: atlagos transzverz impulzus iranyaLong: nyalab iranyaSide: meroleges az elozoekre

LCMS (longitudinalis iranyban egyuttmozgo) rendszer:Pratt, Csorgo, Zimanyi, Phys.Rev. C42 (1990) 2646

qLCMSout =

qxKx + qyKy

KT, KT =

√K 2x + K 2

y ,

qLCMSside =

qxKy − qyKx

KT, mT =

√m2 + K 2

T,

qLCMSlong =

√4 (k1zE2 − k2zE1)2

(E1 + E2)2 − (k1z + k2z)2, qLCMS

0 =KT

mTqLCMS

out .

HBT-sugarak: csak a diagonalis elemeket tartjuk meg

Rout(=√Ro + β2

t τ2), Rside, Rlong

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 12 / 27

Page 13: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Az adatanalızis lepesei

Esemenyek es reszecskek kivalasztasa

Azonosıtott bozonokMegfelelo statisztika

Aktualis (A(q)) es hatter (B(q)) pareloszlas merese

HatterkeveresMegfelelo felbontas es eleg hosszu hatter

Korrelacios fuggvenyek illesztese

Coulomb-korrekcioTobbdimenzios parameterterben valo minimalizalas

Szisztematikus bizonytalansagok vizsgalata

Parameterek szisztematikus hibaja

Eredmenyek fizikai interpretacioja

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 13 / 27

Page 14: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Esemenyszelekcio, egy- es ketreszecske vagasok

Korabbi 1D analızishez hasonlo vagasokA. Adare et al. (PHENIX), Phys. Rev. C 97, 064911 arXiv:1709.05649

Esemenyszelekcio (200 GeV Au+Au)

Centralitas: 0− 30%z-vertex: ±30 cm

Egyreszecske (azonosıtott, toltott pionok)

PID: 2σID matching: 2σ

Parvagas:

Egyedi alaku vagasok ∆ϕ−∆z eloszlasokban (EMC,DCH,TOFE,TOFW)

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 14 / 27

Page 15: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Korrelacios fuggvenyek merese

Elmeleti definıcio: C2 = N2(k1,k2)N1(k1)N1(k2)

N1,N2 az egy- es ketreszecske eloszlasok

31 atlagos mT tartomany: C2(k1, k2)→ C2(q)

Kıserletileg: C2 = A(q)/B(q) (normalva)

A(q) az azonos esemenybeli reszecskeparok eloszlasa→ kvantumstat. effektusok + egyeb effektusok

B(q) egy hattereloszlas → esemenykeveres→ egyeb effektusok

Esemenykeveres:

Esemenyosztalyok (centralitas, z-vertex)Eltarolt esemenyek (max multiplicitas)Veletlenszeru esemenyek, reszecskek

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 15 / 27

Page 16: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Binezes megvalasztasa

Felbontas → minel kisebb ∆q

Hatter → minel nagyobb qmax

→ Nagyon sok bin → nagymeretu hisztogramok

Nem egyenlo bin szelesseg:

∆qi =

2 MeV, i = 1, 2, · · · 50,

∆qi−1 ·(qi−1+∆qi−1

qi−1

)1.2, i = 51, 52, · · · 100.

mT fuggo bin szelesseg:

qmax =√mT · 325.106 MeV,

Hidrodinamikai skalazas: R ∝ 1/√mT

qmax = 300 MeV az utolso mT binben

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 16 / 27

Page 17: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Coulomb-korrekcio

Toltott reszecskek → Coulomb-korrekcio K

CCoulomb2 (q, λ, α,R) = C 0

2 (q, λ, α,R) · K (q, λ, α,R)

Ugyanaz a Coulomb-korr, mint 1D-ben

Nagyon reszletes numerikus tablazatKulonbozo q es parameter ertekekre kiszamıtvaGombszimmetrikus forras

Preliminary eredmenyek nem gombszimmetrikus forrast mutatnak

! 3D (nem gombszimmetrikus) Coulomb-korrekcio fejlesztese

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 17 / 27

Page 18: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Korrelacios fuggvenyek illesztese

Az illesztett fuggveny:

C2(q;R, α, λ) = K (q,R, α, λ)C(0)2 (q;R, α, λ),

C(0)2 (q;R, α, λ) = N(1 + ε

3∑i

qi )(

1 + λe−|∑

i,j(qiR2ijqj)|α/2

)N egy normalasi faktorlinearis hatter: (1 + ε

∑3i qi )

Rij matrix diagonalis a parkoordinatarendszerben:∑i,j

(qiR2ijqj)→ (R2

outq2out + R2

sideq2side + R2

longq2long).

minimalizacio: ROOT kornyezet MINUIT 2C2(q) ketto Poisson hibaval terhelt hisztogram hanyadosa:[E802 Collaboration], L. Ahle et al., Phys. Rev. C66, 054906 (2002)

χ2λ =

∑−2 ·

(A · ln C2(A + B)

A(1 + C2)+ B · ln (A + B)

B(C2 + 1)

)Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 18 / 27

Page 19: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Pelda illesztes

out side long

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 19 / 27

Page 20: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Szisztematikus bizonytalansagok vizsgalata

Fizikai parameter: P ∈ {Rout, Rside, Rlong,λ,α}Alapbeallıtas, i-edik mT bin: P0(i)Hibaforrasok halmaza: n ∈ N , n = 1, 2, · · · , 7Adott forras kulonbozo beallıtasai: k

k ∈ K↑n ha P0(i) < Pkn (i),

k ∈ K↓n ha P0(i) > Pkn (i),

n-edik forras, k-dik beallıtasa, i-dik mT bin: Pkn (i)

δP↑(i) =

√√√√∑n∈N

1

|K↑n|

∑k∈K↑n

(Pkn (i)− P0(i))

2,

δP↓(i) =

√√√√∑n∈N

1

|K↓n|

∑k∈K↓n

(Pkn (i)− P0(i))

2,

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 20 / 27

Page 21: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

VagasokPareloszlas hisztogramok elkeszıteseModellparameterek illeszteseSzisztematikus hibak

Szisztematikus hibaforrasok

Szisztematikus hibaforrasok

n Forras

1 PID vagas

2 ID matching vagas

3 Parvagasok

4 Coulomb-korrekcio

5 Hisztogramok relatıv impulzus (q) binezese

6 Also illesztesi hatarok (qmin)

7 Felso illesztesi hatarok (qmax)

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 21 / 27

Page 22: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A forras mereteA korrelacio erossegeA Levy-stabilitas indexeKonkluzio

A forras merete

Levy-skala parameter (Rout,Rside,Rlong) jellemzi a forras meretetOsszehasonlıtas 1D-s eredmenyekkel

A. Adare et al. (PHENIX), Phys. Rev. C 97, 064911 arXiv:1709.05649

Nem gombszimmetrikus forrasHidrodinamikai skalazas: R ∝ 1/

√mT

arXiv:1809.09392

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

R [f

m]

2

4

6

8

10

12

PHENIXout

) 3D-π-π (outR) 3D+π+π (outR

) 1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-πR () 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+πR (

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

[fm

]R

2

4

6

8

10

12

side0-30 % Centrality

) 3D-π-π (sideR) 3D+π+π (sideR

) 1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-πR () 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+πR (

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

[fm

]R

2

4

6

8

10

12

long = 200 GeVNNsAu+Au

) 3D-π-π (longR) 3D+π+π (longR

) 1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-πR () 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+πR (

PH ENIXpreliminary

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 22 / 27

Page 23: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A forras mereteA korrelacio erossegeA Levy-stabilitas indexeKonkluzio

Hidrodinamikai skalazas (Work in progress)

Hidrodinamikai skalazas: alt. Gaussos homogenitasi hosszokra

1/R2 ∝ mT

Skalazas 3D-ben a Levy-skalaparameterekre

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 23 / 27

Page 24: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A forras mereteA korrelacio erossegeA Levy-stabilitas indexeKonkluzio

A korrelacio erossege

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

λ

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

3D-π-π 3D+π+π

1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-π 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+π

PHENIX 0-30% Centrality = 200 GeVNNsAu+Au

PH ENIXpreliminary

Korrelacio erossege (λ)

Elsodleges pionok aranya:√λ =

Nmag

Nmag+Ngloria

Egyezes az 1D eredmenyekkel

Csokkenes alacsony mT-nel→ Kozegbeli tomegmodosulas?

arXiv:1809.09392

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 24 / 27

Page 25: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A forras mereteA korrelacio erossegeA Levy-stabilitas indexeKonkluzio

A Levy-exponens

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

α

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

3D-π-π 3D+π+π

1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-π 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+π

PHENIX 0-30% Centrality = 200 GeVNNsAu+Au

PH ENIXpreliminary

Levy-exponens vs. mT

Nem Gauss (α = 2)

Nem Cauchy (α = 1)

Messze kritikus pontban vartertektol (α ≤ 0.5)

Egyezes az 1D eredmenyekkel

arXiv:1809.09392

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 25 / 27

Page 26: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

BevezetesHBT meres Levy tıpusu forrassal

A korrelacios fuggvenyek merese kıserletilegEredmenyek

A forras mereteA korrelacio erossegeA Levy-stabilitas indexeKonkluzio

Nyitott kerdesek

Centralitas es utkozesi energia szerinti fugges?

Tapasztalunk-e nem monoton viselkedest?D. Kincses for the PHENIX Collaboration, Universe 2018, 4(1), 11

S. Lokos for the PHENIX Collaboration, Universe 2018, 4(2), 31

Mi a megjeleno Levy-eloszlas oka?

Kulonbozo hadronokra meres (kaonok)Kisebb teljes hataskeresztmetszet → erosebb farok ?

A korrelacio erossegere a mag-gloria effektuson kıvuli egyeb hatasok?

Haromreszecske korrelaciok megmutathatjak a koherencia szerepet

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 26 / 27

Page 27: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Osszefoglalo

Az adatok leırasa 3D-s Levy-tıpusu forrast feltetelezve

Az eredmenyek konzisztensek az 1D-s eredmenyekkel

A forras nem gombszimmetrikus

α Levy-exponens: nem Gauss, anomalis diffuzio?

Skala parameter: hidrodinamikai skalazas: R ∝ 1/√mT

Kurgyis Balint (PHENIX Egyuttmukodes), arXiv:1809.09392

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

λ

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

3D-π-π 3D+π+π

1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-π 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+π

PHENIX 0-30% Centrality = 200 GeVNNsAu+Au

PH ENIXpreliminary

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

R [f

m]

2

4

6

8

10

12

PHENIXout

) 3D-π-π (outR) 3D+π+π (outR

) 1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-πR () 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+πR (

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

[fm]

R

2

4

6

8

10

12

side0-30 % Centrality

) 3D-π-π (sideR) 3D+π+π (sideR

) 1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-πR () 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+πR (

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

[fm]

R

2

4

6

8

10

12

long = 200 GeVNNsAu+Au

) 3D-π-π (longR) 3D+π+π (longR

) 1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-πR () 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+πR (

PH ENIXpreliminary

]2 [GeV/cTm0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

α

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

3D-π-π 3D+π+π

1D Phys. Rev. C 97, 064911-π-π 1D Phys. Rev. C 97, 064911+π+π

PHENIX 0-30% Centrality = 200 GeVNNsAu+Au

PH ENIXpreliminary

Tovabbi tervek:

Nem gombszimmetrikus 3D Coulomb-korrekcio

Az eredmenyek veglegesıtese

Koszonom a figyelmet!

Page 28: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Fuggelek Fuggelek

Miert haromdimenzios Levy HBT analızis?

qinv

R

λ1D

α1D

Adare et al., Phys.Rev.C97, 064911

q = (qout, qside, qlong)

Rout, Rside, Rlong

λ3D

α3D

-

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 28 / 27

Page 29: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

A HBT effektus szabad esetben

C2(p1,p2) =N2(p1,p2)

N1(p1)N1(p2). (1)

S(x,p) forrasfuggveny

ψp(x), ψp1,p2(x1, x2) egy es ketreszecske hullamfuggveny

N1(p) =

∫dxS(x,p)|ψp(x)|2, (2)

N2(p1,p2) =

∫dx1dx2S(x1,p1)S(x2,p2)|ψp1,p2(x1, x2)|2. (3)

sıkhullam: |ψp(x)|2 = 1

Szimmetrizalt hullamfuggveny bozonok eseten:

ψp1,p2(x1, x2) =1√2

(e i(p1x1+p2x2) + e i(p1x2+p2x1)

)=

1√2e i2KR

(e ikr + e−ikr

).

(4)q = (p2 − p1), r = x2 − x1K = p1 + p2/2, R = (x1 + x2)/2

|ψp1,p2(x1, x2)|2 = cos2(2qr) = 1 + cos(qr). (5)

Page 30: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

A HBT effektus szabad esetben

C2(p1,p2) =S(0,p1)S(0,p1) + 1

2

[S∗(q,p1)S(q,p2) + S(q,p1)S∗(q,p2)

]S(0,p1)S(0,p1)

.

(6)

f (x) fuggveny Fourier-transzformaltja: f (q)

g fuggveny komplex konjugaltja: g∗

Kozelıtes: p1 ≈ p2

C2(q,K) = 1 +|S(q,K)|2

|S(0,K)|2. (7)

Par-forrasfuggveny:

D(r,K) =

∫dRS(R + r/2,K)S(R− r/2,K). (8)

C2(q,K) = 1 +D(q,K)

D(0,K)(9)

Page 31: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

A Coulomb-kolcsonhato hullamfuggvenySchrodinger-egyenlet:

− ~2

2m14r1ψ(r1, r2)− ~2

2m24r2ψ(r1, r2)+VC(r2−r1)ψ(r1, r2) = Eψ(r1, r2).

(10)Vegtelenben a kolcsonhatasmentes esetet kapjuk vissza:

E =k1

2~2

2m1+

k22~2

2m2. (11)

Tomegkozepponti es relatıv koordinatak:

R =m1r1 + m2r2m1 + m2

, (12)

r = r1 − r2. (13)

Szorzatalaku hullamfuggveny:

ψ(R, r) = ψR(R)ψr (r) (14)

ψR(R) = e−i2KR, ahol K = (k1 + k2)/2 (15)

Page 32: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

A Coulomb-kolcsonhato hullamfuggvenyAzonos toltesu pionok: m1 = m2 = m es R = (r1 + r2)/2

VC(r2 − r1) =~cαr, ahol α =

e2

4πε1

1

~c≈ 1

137. (16)

Relatıv koordinatakra vonatkozo Schrodinger-egyenlet:

4rψr (r)−2ηk

rψr (r) = k2ψr (r), ahol η =

mc2α

2~ck, (17)

Aminek megoldasa:

ψr (r) = Ne ikrF (−iη, 1, i(kr − kr)), (18)

N = e−πη

2 Γ(1 + iη). (19)

Itt Γ(z) a gamma-fuggveny, amelynek definıcioja:

Γ(z) =

∫ ∞0

tz−1e−tdt, (20)

F (a, b, z) pedig az elfajult hipergeometrikus fuggveny:

zF ′′ + (b − z)F ′ − aF = 0. (21)

F (a, b, z) =∞∑n=0

zn

n!

Γ(a + n)

Γ(a)

Γ(b)

Γ(b + n). (22)

Page 33: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Fuggelek Fuggelek

A Levy-alfa stabil eloszlasok

ρ(r) =1

∫ ∞−∞

dqϕ(q)e−irq, (23)

ϕ(q;α, β, c , µ) = exp (iqµ− |cq|α(1− iβsgn(q)Ψ)) , (24)

Ψ =

{tg(πα2

), α 6= 1

− 2π ln(|q|), α = 1.

(25)

α stabilitasi index (exponens)c skalaparameter (α = 2 esetben szoras)β asszimmetriat meghatarozo parameterµ pozıciot (α > 1: varhato ertek) meghatarozo parametersgn az elojelfuggvenySpec eset: β = 0 es µ = 0, c → 2−1/αR:

L(r,R, α) =1

(2π)3

∫d3re−iqre−

12 |qR|

α

. (26)

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 33 / 27

Page 34: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Fuggelek Fuggelek

Esemenyszelekcio, egy- es ketreszecske vagasok

Korabbi 1D analızishez hasonlo vagasokA. Adare et al. (PHENIX), Phys. Rev. C 97, 064911 arXiv:1709.05649

Esemenyszelekcio:

Centralitas: 0− 30%z-vertex: ±30 cm

Egyreszecske:

PID: 2σID matching: 2σ

Parvagas:

Egyedi alaku vagasok ∆ϕ−∆z eloszlasokban (EMC,DCH,TOFE,TOFW)

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 34 / 27

Page 35: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Fuggelek Fuggelek

Parvagasok

EMCE, EMCW, DCH:

∆ϕ > ∆ϕ0 −∆ϕ0

∆z0∆z es ∆ϕ > ∆ϕ1

TOFE:

∆ϕ > ∆ϕ0 −∆ϕ0

∆z0∆z

TOFW:∆ϕ > ∆ϕ0 es ∆z > ∆z0

cutDCH EMC TOFE TOFW

z0 ϕ0 ϕ1 z0 ϕ0 ϕ1 z0 ϕ0 z0 ϕ0

0 11 0.15 0.025 18 0.14 0.020 13 0.13 15 0.085

tablazat: Parvagasok parameterezese.

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 35 / 27

Page 36: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Parvagasok - DCH, EMCE, ECMW

Page 37: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Parvagasok - TOFE, TOFW

Page 38: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Fuggelek Fuggelek

Szisztematikus hibaforrasok

Kurgyis Balint Haromdimenzios Bose–Einstein-korrelaciok 38 / 27

Page 39: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Rogzıtett α melletti illesztesek (Work in progress)

Page 40: H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a ...atomfizika.elte.hu/magreszfiz/kurgyis_hbt.pdf · H aromdimenzi os Bose{Einstein-korrel aci ok m er ese a PHENIX k s erletn

Rogzıtett α melletti illesztesek (Work in progress)