Jet Energieverlust und Mach Kegel in Schwerionenkollisionen

Jet Energieverlust und Mach Jet Energieverlust und Mach Kegel in Kegel in

SchwerionenkollisionenSchwerionenkollisionenBarbara BetzBarbara Betz

Institut für Theoretische PhysikInstitut für Theoretische PhysikJohann Wolfgang Goethe-UniversitätJohann Wolfgang Goethe-Universität

Frankfurt am MainFrankfurt am Main

Arbeitstreffen Arbeitstreffen KernphysikKernphysik

Schleching 2007Schleching 2007

ÜberblickÜberblick

I.I. Jet PropagationJet Propagation

II.II. Jet QuenchingJet Quenching

III.III. Zwei- und Dreiteilchen KorrelationenZwei- und Dreiteilchen Korrelationen

IV.IV. Hydrodynamischen Beschreibung des Jet Hydrodynamischen Beschreibung des Jet EnergieverlustesEnergieverlustes

Jet PropagationJet Propagation

Jet PropagationJet Propagation

F. Wang, QM06

Jet QuenchingJet Quenching

Jet QuenchingJet Quenching Unterdrückung des Unterdrückung des

away-side jetsaway-side jets

in Au+Au Kollisionenin Au+Au Kollisionen

4 < p4 < pTT < 6 GeV/c < 6 GeV/c

ppTTassocassoc > 2 GeV/c > 2 GeV/c

verglichen mit p+p verglichen mit p+p KollisionenKollisionen

Jet QuenchingJet Quenching

J. Adams [STAR Collaboration], Phys. Rev. Lett. 91 072304 (2003)

Jet QuenchingJet Quenching

Vergleich zweier Jets:Vergleich zweier Jets:

Propagation Propagation innerhalb der innerhalb der Stoßebene Stoßebene

Propagation aus der Propagation aus der Stoßebene herausStoßebene heraus

unterschiedliche unterschiedliche Unterdrückung des Unterdrückung des away-side jetsaway-side jets

STAR Collaboration, preliminary

×.

In-plane

Out-of-plane

EnergieverteilungEnergieverteilung

Jet Korrelationen Jet Korrelationen in p+p in p+p Kollisionen:Kollisionen:

Back-to-back Back-to-back peaks treten auf.peaks treten auf.

EnergieverteilungEnergieverteilung

Jet Korrelationen in Jet Korrelationen in zentralen Au+Au zentralen Au+Au Kollisionen:Kollisionen:

Away-side jet Away-side jet verschwindet für verschwindet für Teilchen mit pTeilchen mit ptt > 2 > 2 GeV/c GeV/c

EnergieverteilungEnergieverteilung

Jet Korrelationen in Jet Korrelationen in zentralen Au+Au zentralen Au+Au Kollisionen:Kollisionen:

Away-side jet tritt Away-side jet tritt für Teilchen mit pfür Teilchen mit pTT > 0.15 GeV/c > 0.15 GeV/c wieder auf.wieder auf.

Zwei- und Dreiteilchen Zwei- und Dreiteilchen KorrelationenKorrelationen

Zweiteilchen KorrelationenZweiteilchen Korrelationen

Neuverteilung von Energie ist sichtbar inNeuverteilung von Energie ist sichtbar in

F. Wang [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 129 (2006)

Zweiteilchen Zweiteilchen KorrelationenKorrelationen

4 < p4 < pTT < 6 GeV/c < 6 GeV/c

0.15 < p0.15 < pTTassocassoc < 4 < 4

GeV/cGeV/c

Dreiteilchen KorrelationenDreiteilchen Korrelationen

F. Wang [STAR Collaboration],preliminary

F. Wang [STAR Collaboration], Nucl. Phys. A 774, 129 (2006)

11 = = ±±

==±±

=={{ 00±±22

Mach Kegel Mach Kegel SchallgeschwindigkeitSchallgeschwindigkeit

F. Wang, QM06

Emissionswinkel des Mach Kegels:Emissionswinkel des Mach Kegels:

cos θ =cs

vjet

~ 60 – 90°

masseloses QGP: cmasseloses QGP: css ~ 0.57 ~ 0.57 θ = 1.0 radθ = 1.0 rad

hadronische Materie: chadronische Materie: css ~ 0.3 ~ 0.3

Phasenübergang 1. Ord.: cPhasenübergang 1. Ord.: css ~ 0 ~ 0

θ = 1.3 radθ = 1.3 rad

θ = 1.5 radθ = 1.5 rad

vjet hängt von der Masse des leading quarks ab!

Hydrodynamische Hydrodynamische BeschreibungBeschreibung

Barbara Betz, Kerstin Paech, Dirk Rischke, Horst StöckerBarbara Betz, Kerstin Paech, Dirk Rischke, Horst Stöcker

MotivationMotivation

F. Wang [STAR Collaboration],preliminary

Maxima: Maxima: Wechselwirkungen Wechselwirkungen des Jets mit dem Mediumdes Jets mit dem Medium

Wechselwirkungen sindWechselwirkungen sind theoretisch nicht theoretisch nicht ausreichendausreichend verstandenverstanden

(3+1)d ideale (3+1)d ideale hydro- hydro- dynamische dynamische NäherungNäherung

(3+1)d Hydrodynamik(3+1)d Hydrodynamik

Annahme: Near-side jet wird nicht Annahme: Near-side jet wird nicht beeinflusstbeeinflusst• (3+1)d hydrodynamischen Code(3+1)d hydrodynamischen Code

• implementieren Jetimplementieren Jet

mit Energie- und mit Energie- und Impulsdeposition in t=2 Impulsdeposition in t=2 fmfm

in sphärisch in sphärisch expandierendeexpandierende MaterieMaterie

Ideales GasIdeales Gas

Ideales GasIdeales Gas Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3

Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/cZeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c

Zustandsgleichung mit 1. Zustandsgleichung mit 1. Ordnung PhasenübergangOrdnung Phasenübergang

Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang

Betrachten ein Bag Betrachten ein Bag ModellModell

• Phasenübergang von Hadrongas zum QGPPhasenübergang von Hadrongas zum QGP

• kritischen Temperatur Tkritischen Temperatur Tcc = 169 MeV = 169 MeV

Vergleichen zwei Vergleichen zwei Anfangsdichten:Anfangsdichten:• Phasenübergang durch JetPhasenübergang durch Jet

• Medium oberhalb PhasengrenzeMedium oberhalb Phasengrenze

Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang

Medium befindet sich in der gemischten PhaseMedium befindet sich in der gemischten Phase

t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Seitliche Maxima bei großen WinkelnSeitliche Maxima bei großen Winkeln

MotivationMotivation

F. Wang [STAR Collaboration],preliminary

Maxima: Maxima: Wechselwirkungen Wechselwirkungen des Jets mit dem Mediumdes Jets mit dem Medium

Wechselwirkungen sindWechselwirkungen sind theoretisch nicht theoretisch nicht ausreichendausreichend verstandenverstanden

(3+1)d ideale (3+1)d ideale hydro- hydro- dynamische dynamische NäherungNäherung

ZusammenfassungZusammenfassung

I.I. Zweiteilchenkorrelationen: Maxima bei großen Zweiteilchenkorrelationen: Maxima bei großen WinkelnWinkeln

II.II. Dreiteilchenkorrelationen: Signal für Mach KegelDreiteilchenkorrelationen: Signal für Mach Kegel

III.III. Hydrodynamik mit Phasenübergang (cHydrodynamik mit Phasenübergang (css ~ 0): ~ 0): Maxima bei großen Winkeln (Maxima bei großen Winkeln ( ~ 85°), ~ 85°), beobachtet von STAR Collaborationbeobachtet von STAR Collaboration

Einfluss der Orientierung des Einfluss der Orientierung des JetsJets

Ideales GasIdeales Gas Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3Ultrarelativistisches ideales Gas: p = e/3

Zeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/cZeitliche Entwicklung bis t = 12.8 fm/c

Ideales GasIdeales Gas Azimuthalwinkelverteilung mit Azimuthalwinkelverteilung mit ||| < 0.5| < 0.5

t = 0 fm/ct = 0 fm/c t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Jet induziertes Maximum ist asymmetrischJet induziertes Maximum ist asymmetrisch

Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang

Zusätzliche Jet-Energie bewirkt PhasenübergangZusätzliche Jet-Energie bewirkt Phasenübergang

t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Seitliches Maxima bei Seitliches Maxima bei /2/2

Zustandsgleichung mit Zustandsgleichung mit PhasenübergangPhasenübergang

Medium befindet sich oberhalb des PhasenübergangsMedium befindet sich oberhalb des Phasenübergangs

t = 12.8 fm/ct = 12.8 fm/c Zusätzliches Maximum zwischen 3Zusätzliches Maximum zwischen 3/2 und 2/2 und 2