Наблюдение новых двухчастичных корреляций в CMS детекторе на Большом адронном коллайдере.
Коллаборация CMS сегодня, 21 сентября 2010 г., направила в печать работу, озаглавленную «Наблюдение дальнодействующих угловых корреляций в адронных взаимодействиях», описывающую новое явление в протон-протонных столкновениях. При анализе столкновений «высокой множественности», в CMS детекторе, в которых рождаются сотня и более заряженных частиц, было обнаружено, что некоторые из этих частиц определенным образом «скоррелированы» или ассоциированы вместе, рождаясь в точке столкновения. Было естественным изучить эти корреляции в протон-протонных столкновениях на LHC с наивысшей множественностью, когда плотность рождающихся частиц приближается к той, которая реализуется в столкновениях при высоких энергиях таких ядер, как медь, где подобные эффекты были уже замечены.
(Рисунок 1. Как пример, изображение, демонстрирующее протон-протонное столкновение на CMS при энергии 7 ТэВ c образованием более чем 100 частиц.)
В представленном в работе анализе были отобраны все пары образующихся в столкновении заряженных частиц и измерены различия в направленности их движения. Эти различия обозначены как Δη и Δφ (i). Для каждой пары была вычислена соответствующая «функция корреляции» ( R ). Рисунок 2 показывает зависимость R от Δη и Δφ для среднего типичного столкновения с высокой множественностью.
Рисунок 2: Вариация R в зависимости от значений Δη и Δφ для протон-протонных столкновений в CMS. Слева: для средних типичных столкновений. Справа: для столкновений, в которых рождено более 110 заряженных частиц.
Наиболее заметное различие между этими двумя картинами – неожиданное появление на второй из них протяженного «хребта» при Δφ=0 для всех Δη. Это означает, что некоторые пары частиц при больших Δη, удаляясь друг от друга со скоростью света, остаются соориентированными по направлению своего движения вдоль одного и того же азимутального угла φ, как если бы частицы были некоторым определенным образом ассоциированы вместе, рождаясь в точке столкновения.
Вот как это комментирует руководитель коллаборации CMS Гвидо Тонелли: «Хотя мы активно искали подобное явление, само его появление в протон-протонных столкновениях было неожиданным и потому оказалось крайне интересным. Дополнительная статистика прольет больше света на природу этого эффекта. Это наблюдение демонстрирует силу и возможности детектора CMS, также как и физиков, его эксплуатирующих. Мы находимся на пути исследования дюйм за дюймом новой территории, ставшей доступной благодаря возможностям LHC».
Это первое наблюдение подобного явления в протон-протонных взаимодействиях и возможны различные интерпретации этого эффекта. Хотя однозначного объяснения этого эффекта еще нет, новая структура имеет сходство с явлениями, наблюдаемыми при столкновениях тяжелых ионов на RHIC (Релятивистский тяжело-ионный коллайдер в США), которые интерпретировались как проявление образования горячей и плотной материи в столкновениях релятивистских тяжелых ионов.
Более детальный анализ с увеличенной статистикой будет предпринят для данного класса процессов с высокой множественностью. Рост интенсивности пучков LHC в ближайшие месяцы обеспечит по крайней мере в сто раз большую статистику, что даст возможность досконально изучить обнаруженный эффект и прояснить стоящий за ним механизм явления.
Краткий научный итог работы может быть найден в , а полный текст в .
Образы и анимация некоторых из первых столкновений на CMS могут быть найдены на открытом для публики вeб-сайте CMS: . CMS – один из двух универсальных детекторов на LHC, созданных для поиска новой физики. Он спроектирован, чтобы обнаружить широкий круг новых частиц и явлений в протон-протонных и ядро-ядерных столкновениях при высоких энергиях на LHC и помочь ответить на такие вопросы: «Из чего сделана наша Вселенная и какие в ней действуют силы?» и «Что такое Материя?». Он позволит также измерить свойства известных нам частиц с беспрецедентной до сих пор точностью, а также вести поиск совершенно новых непредсказуемых явлений. Подобные исследования не только углубят наше понимание того, как устроена и развивается наша Вселенная, но в итоге могут создать новые технологии, которые изменят наш мир, как часто уже оказывалось в прошлом.
Текущая работа LHC продолжится 18 месяцев. Это должно позволить экспериментам на LHC аккумулировать достаточно данных для исследования новой территории, «терра инкогнито», во всех областях, где ожидается новая физика.
Концептуальный проект эксперимента CMS рожден в далеком 1992 году. Создание гигантского детектора (15 метров в диаметре, почти 29 метров длинной и 14 000 тонн весом) потребовало 16 лет напряженных усилий одной из крупнейших, когда либо существовавших международных научных коллабораций: более 3100 ученых и инженеров из 169 институтов и исследовательских лабораторий в 39 странах, рассеянных по всему миру.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Δη - угол между треками в горизонтальной плоскости (слева)
Δφ - угол между треками в поперечной плоскости (слева)
Источник:
Коллаборация CMS сегодня, 21 сентября 2010 г., направила в печать работу, озаглавленную «Наблюдение дальнодействующих угловых корреляций в адронных взаимодействиях», описывающую новое явление в протон-протонных столкновениях. При анализе столкновений «высокой множественности», в CMS детекторе, в которых рождаются сотня и более заряженных частиц, было обнаружено, что некоторые из этих частиц определенным образом «скоррелированы» или ассоциированы вместе, рождаясь в точке столкновения. Было естественным изучить эти корреляции в протон-протонных столкновениях на LHC с наивысшей множественностью, когда плотность рождающихся частиц приближается к той, которая реализуется в столкновениях при высоких энергиях таких ядер, как медь, где подобные эффекты были уже замечены.
(Рисунок 1. Как пример, изображение, демонстрирующее протон-протонное столкновение на CMS при энергии 7 ТэВ c образованием более чем 100 частиц.)
В представленном в работе анализе были отобраны все пары образующихся в столкновении заряженных частиц и измерены различия в направленности их движения. Эти различия обозначены как Δη и Δφ (i). Для каждой пары была вычислена соответствующая «функция корреляции» ( R ). Рисунок 2 показывает зависимость R от Δη и Δφ для среднего типичного столкновения с высокой множественностью.
Рисунок 2: Вариация R в зависимости от значений Δη и Δφ для протон-протонных столкновений в CMS. Слева: для средних типичных столкновений. Справа: для столкновений, в которых рождено более 110 заряженных частиц.
Наиболее заметное различие между этими двумя картинами – неожиданное появление на второй из них протяженного «хребта» при Δφ=0 для всех Δη. Это означает, что некоторые пары частиц при больших Δη, удаляясь друг от друга со скоростью света, остаются соориентированными по направлению своего движения вдоль одного и того же азимутального угла φ, как если бы частицы были некоторым определенным образом ассоциированы вместе, рождаясь в точке столкновения.
Вот как это комментирует руководитель коллаборации CMS Гвидо Тонелли: «Хотя мы активно искали подобное явление, само его появление в протон-протонных столкновениях было неожиданным и потому оказалось крайне интересным. Дополнительная статистика прольет больше света на природу этого эффекта. Это наблюдение демонстрирует силу и возможности детектора CMS, также как и физиков, его эксплуатирующих. Мы находимся на пути исследования дюйм за дюймом новой территории, ставшей доступной благодаря возможностям LHC».
Это первое наблюдение подобного явления в протон-протонных взаимодействиях и возможны различные интерпретации этого эффекта. Хотя однозначного объяснения этого эффекта еще нет, новая структура имеет сходство с явлениями, наблюдаемыми при столкновениях тяжелых ионов на RHIC (Релятивистский тяжело-ионный коллайдер в США), которые интерпретировались как проявление образования горячей и плотной материи в столкновениях релятивистских тяжелых ионов.
Более детальный анализ с увеличенной статистикой будет предпринят для данного класса процессов с высокой множественностью. Рост интенсивности пучков LHC в ближайшие месяцы обеспечит по крайней мере в сто раз большую статистику, что даст возможность досконально изучить обнаруженный эффект и прояснить стоящий за ним механизм явления.
Краткий научный итог работы может быть найден в , а полный текст в .
Образы и анимация некоторых из первых столкновений на CMS могут быть найдены на открытом для публики вeб-сайте CMS: . CMS – один из двух универсальных детекторов на LHC, созданных для поиска новой физики. Он спроектирован, чтобы обнаружить широкий круг новых частиц и явлений в протон-протонных и ядро-ядерных столкновениях при высоких энергиях на LHC и помочь ответить на такие вопросы: «Из чего сделана наша Вселенная и какие в ней действуют силы?» и «Что такое Материя?». Он позволит также измерить свойства известных нам частиц с беспрецедентной до сих пор точностью, а также вести поиск совершенно новых непредсказуемых явлений. Подобные исследования не только углубят наше понимание того, как устроена и развивается наша Вселенная, но в итоге могут создать новые технологии, которые изменят наш мир, как часто уже оказывалось в прошлом.
Текущая работа LHC продолжится 18 месяцев. Это должно позволить экспериментам на LHC аккумулировать достаточно данных для исследования новой территории, «терра инкогнито», во всех областях, где ожидается новая физика.
Концептуальный проект эксперимента CMS рожден в далеком 1992 году. Создание гигантского детектора (15 метров в диаметре, почти 29 метров длинной и 14 000 тонн весом) потребовало 16 лет напряженных усилий одной из крупнейших, когда либо существовавших международных научных коллабораций: более 3100 ученых и инженеров из 169 институтов и исследовательских лабораторий в 39 странах, рассеянных по всему миру.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Δη - угол между треками в горизонтальной плоскости (слева)
Δφ - угол между треками в поперечной плоскости (слева)
Источник:
Изменено:
BETEP IIEPEMEH - 23.09.2010 00:28:30
