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HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 1

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Présentation au sujet: "HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 1"— Transcription de la présentation:

1 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 1

2 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 2 Signature d’un Nouvel État de la Matière Nucléaire “Fluide Quasi Parfait de Quarks et de Gluons” dans les Collisions des Ions Lourds aux Énergies du RHIC Rachid Nouicer Habilitation à Diriger des Recherches Université de Strasbourg Mercredi 20 Novembre 2013 Gluons et quarks Ions avant collision Après collision “Fluide quasi parfait” 10/26/2014 Physicien à Brookhaven National Laboratory, New York

3 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 3 Parcoure Scientifique  Nov : Diplôme de Doctorat en Physique Nucléaire, de l’ULP et de l’IReS Mention : très Honorable avec Félicitations Directeur de thèse : M. Chrisitan Beck  1998 à 2000 : Postdoctoral à l’Université of Illionis at Chicago  2000 à 2002 : Research Assistant Professor à l’Université of Illionis at Chicago  2002 à 2004 : Research Associate Professor à l’Université of Illionis at Chicago  2004 à 2007 : Associate Scientist à Brookhaven National Laboratory, NY  2007 à présent : Physicien à Brookhaven National Laboratory, NY  1998 à 2000 : Chercheur visiteur à Argonne National Laboratory, Illinois  2009 à présent : Chercheur affilié, RIKEN (Japan)-BNL(USA) centre de recherches, NY Éxposés dans des conférences et congrès internationaux : 28 Séminaires : 13 Publications (auteur principal) exécutant l’analyse et écrivant l’article : 24 Publication (auteur clé) analyse des données, ample contribution : 27 Publication en tant qu’auteur : 133 : 230http://inspirehep.net Production Scientifiques

4 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 2006 à présent : consultant de projets pour le “Department of Energy (DOE)”, U.S.A 2006 à présent : r é fer é des articles, Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 2011 à présent : en charge ``Operation manager'' des d é tecteurs silicium à micropistes de PHENIX 2005 à 2011 : responsable du projet sur la construction du silicium à micropistes de PHENIX 2010 à 2011 : membre du comit é du bureau des conf é renciers pour l'expérience de PHENIX 2008 à 2010 : coordinateur de ``Global-Hadrons Physics working group'' de PHENIX. June 2010 : Président du comité d'organization du workshop ``Viscosity/hydro/initial conditions'', 2010 RHIC & AGS ''Annual Users Meeting'' au BNL 2007 à 2009 : membre puis président du comité d'organisation des séminaires de physique nucléaire, département de physique au BNL 2005 à 2008 : membre du conseil de PHOBOS représentant le groupe du BNL 2005 à 2008 : membre du comité de revues internes sur les mesures de flot de PHOBOS à 2008 : ``co-convener of the multiplicity working group'' pour l'expérince PHOBOS 2000 à 2008 : acteur majeur de l'analyse des mesures de la multiplicité des particules 1998 à 2005 : expert (construction, installation et opération) en détecteurs silicium pour PHOBOS. 4 Participations aux Fonctions Scientifiques Note : encadrement des etudiants, postdocs et fellow = 20 persones Nombre de thèses déliveries = 8 persones

5 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 5 Outline Plan de l’Exposé Motivations scientifique de la recherche d’un nouvel état de la matière nucléaire Construction des détecteurs silicium, analyse des données expérimentales, publications des résultats scientifiques et prédictions pour le LHC Points culminants des résultats du RHIC : découverte “Fluide Quasi parfait de Quarks et de Gluons” (PQG) Étude détaillée des propriétés du milieu nucléaire dense créé dans les collisions : sonde de quarks lourds (charme, beauté) Conclusions

6 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 6 Les particules participant à l'interaction forte, telle que des protons, des neutrons et des pions, s'appellent les hadrons Nous savons que (depuis au moins 30 ans) les protons, les neutrons et les autres hadrons ne sont pas élémentaires, mais sont faits de quarks : Quelques Notions sur l‘Interaction Forte Les quarks portent une charge de couleur : Rouge, Vert, Bleu Les anti-quarks portent l'anti-couleur correspondante La combinaison de ces couleurs dans les hadrons doit être incolore Les hadrons se déclinent en baryons (3 quarks) et mésons (1 quark et 1 anti-quark) En jouant avec les 6 quarks, les différentes couleurs et les différents états spectroscopiques on obtient toute une nomenclature des particules

7 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 7 Outline Quelques Notions sur l‘Interaction Forte : Confinement … [voir D. Perkins, p.179] L'interaction entre charges de couleur, et donc entre quarks, se fait par l'intermédiaire de gluons. Ils ont la particularité de porter aussi une couleur et donc d'interagir avec eux-mêmes ! C'est une particularité importante de l'interaction forte qui lui donne ses caractéristiques si particulières. Il est impossible d'isoler une charge de couleur. L'intensité de l'interaction forte augmente avec la distance r : Les quarks sont donc confinés dans les hadrons. L'interaction forte est décrite par une théorie : la Chromo-Dynamique Quantique (QCD)

8 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 8 Outline Caractéristique Essentielle de QCD: Liberté Asymptotique QCD ‘’libertè asymptotique’’ : – le potentiel court de distance est du type : 0.2 fm 0.02 fm fm Asymptotic Freedom  – la constante de couplage dépend de r de telle manière que : La théorie de la perturbation peut être appliquée à courte distance et à haut moment de transfert [voir D. Perkins, p.172]

9 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 9 Outline Lattice QCD Dans lattice QCD, les problèmes non-perturbatifs sont traités par la discrétisation sur une lattice d'espace-temps. Ceci exige un calcul (parallèle) massif Hypercubic grid

10 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 10 Outline Résultats de Lattice QCD Densité de baryon nulle, 3 saveurs ε/T 4 change rapidement autour T c T c = 170 MeV  ε c = 0.6 GeV/fm 3 PQG = Plasma quark-gluon Hadron gaz T ~ 1.2 T c le valeur de ε est à environ 80% de la valeur de Stefan-Boltzmann pour un gaz idéal de q, q, g (ε SB ) Stefan-Boltzmann pour un gaz de particules sans interaction (gaz libre)

11 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 11 Outline But Scientifique : Matière Extrême (QCD) dans des CILs Les Collisions des Ions Lourds (CIL) produisent des systèmes à assez haute températures/densités Diagramme de phase de la matière en interaction forte GSI : HICs nous permettent d'étudier des systèmes complexes gouvernés par QCD et comprendre les propriétés fondamentales de la matière. 170 Comprendre les premiers instants de l'évolution de notre Univers et certains phénomènes astrophysiques

12 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 12 RHIC BRAHMS PHOBOS PHENIX STAR AGS TANDEMS Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) BOOSTER

13 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 13 BRAHMS 2:00 o’clock PHOBOS 10:00 o’clock PHENIX 08:00 o’clock STAR 06:00 o’clock RHIC Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) Qu'avons-nous fait à RHIC jusqu'ici ? AGS RHIC

14 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 14 Construction des Détecteurs au RHIC: - Détecteurs Silicium Pixels PHOBOS ( ) - Détecteurs de Traces Silicium Stripixel PHENIX (2003 à présent)

15 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 15 Outline  La jonction PN constitue l’élément de base de toute l'électronique à semi- conducteur. Si les matériaux de type-P et de type-N sont placés en contact mutuel, la jonction se comporte très différemment que l'un ou l'autre type de matériel est seul. La différence de concentration entre les porteurs des régions P et N va provoquer la circulation d’un courant de diffusion, créant la base de la diode. Détecteur Silicium: Jonction P-N  Les trous (P) vont diffuser vers la région N laissant derrière eux des atomes ionisés, en est de même pour les électrons de la régions-N, région de déplétion.

16 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 16 Pixel pitch h Détecteur Silicium: Jonction P-N

17 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 17 QXQX QYQY Pixel pitch Detecteur Silicium: Jonction P-N

18 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 18 Outline Détecteurs Silicium Pixels PHOBOS ( ) Grande couverture: |  | < 5.4 Détecteur Octagon Détecteur Vertex Détecteur Octagon 6 x Anneaux Anneaux 2 Bras x Spectromètres Bras Spectromètre

19 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 19 Outline Modules silicium (VA-HDR-1 chip, IDEAS) Vue en coupe de la structure interne et les tests Détecteurs Silicium Pixels PHOBOS ( )

20 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 20 Outline Modules silicium (VA-HDR-1 chip, IDEAS) Vue en coupe de la structure interne et les tests Détecteurs Silicium Pixels PHOBOS ( ) Au+Au at 130 GeV At RHIC

21 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 21 Outline Premier succes dans PHOBOS: PRL 85 (2000) 3100 Responsable de la construction, assemblage et opération Sur les actualités scientifques : succès du détecteur silicium et premiers résultats de PHOBOS à RHIC Premiers résultats du RHIC: Physical Review Letters 85 (2000) 3100 Au+Au 0-6% 56 GeV (382 ev.) 130 GeV (724 ev.)

22 22 Shémas: Evolution d’une Collision Centrale Entre Ions Lourds (VNI) space time Au  p K    e jet J/   Expansion  les quarks et gluons se regroupent pour créer des hadrons Hadronisation après la fin des interactions entre hadrons, le système est gelé, les particules volent vers les détecteurs Freeze-out déconfinement : les quarks et les gluons se promenent librement QGP Processus durs interactions violentes entre quarks et gluons, production de particules très énergétiques, thermalisation du système les noyaux, en phase d’approche, sont “ aplatis” par la contraction de Lorentz Approche Principe de l’étude du QGP : on utilise les particules produites pour sonder les propriétés du système formé lors de la collision

23 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 23 R. Nouicer et al. European Physical Journal C33 (2004) S606 Outline Production des Particules: Différentes Régions à Étudier Grande impulsion p T : petite section efficace, interactions dures Basse impulsion p T : majeure partie (99%)/propriétés globales/interactions molles “Intermédiaire”impulsion p T : effets des interactions molles/dures, surprises ?

24 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 24 Outline Mon travail d’Analyse dans PHOBOS: Multiplicité de h ± Introduit un algorithme pour fusionner les hits des pixels adjacents “hits-Merging” (eviter le comptage excessif : double/triple comptage) Sans et avec fusionnement des hits de particules Avec fusionnement des hits de particules Spectres de dépôt d’énergie de particules des collisions Au+Au at 200 GeV Data AuAu 200 GeV

25 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 25 Outline Mon travail d’Analyse dans PHOBOS: Multiplicité de h ± Distribution de la densité de pseudorapidité des particules chargées primaires Acceptance Particules secondaires Occupation de particules Hits de particules

26 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 26 Outline Collisions Au+Au Collisions Cu+Cu Collisions d+Au Mon travail d’Analyse dans PHOBOS: Multiplicité de h ± Collisions p+p 410 GeV 200 GeV Collisions Au+Au Physical Review C74 (2006) (R) Physical Review C70 (2004) (R) Physical Review Letter 91 (2003) Physical Review C74, (R) (2006) Nuclear Physics A 757, 28 (2005) Physical Review C65, (R) (2002) Physical Review Letter 88, (2002) Physical Review C65, (2002) Collisions d+Au : Physical Review Letters 93 (2004) Physical Review C72 (2005) (R) Collisions Cu+Cu Physical Review Letters 102 (2009) Papier final: AuAu, CuCu, dAu et pp Physical Review C83 (2011) Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2004 Journal of Physics G 30 (2004) S1133

27 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 27 Outline Collisions d+Au : comparaison aux modèles théoriques Collisions Au+Au Physical Review C74 (2006) (R) [77] Physical Review C70 (2004) (R) [108] Physical Review Letters 91 (2003) [263] Physical Review C74 (2006) (R) [30] Nuclear Physics A 757 (2005) 28 [1254] Physical Review C65 (2002) (R) [167] Physical Review Letters 88 (2002) [140] Physical Review C65 (2002) [104] Collisions d+Au : Physical Review Letters 93 (2004) [64] Physical Review C72 (2005) (R) [77] Collisions Cu+Cu Physical Review Letters 102 (2009) [77] Papier final: AuAu, CuCu, dAu et pp Physical Review C83 (2011) [54] Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2004 Journal of Physics G 30 (2004) S1133 Mon travail d’Analyse dans PHOBOS: Multiplicité de h ±

28 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 28 Outline Collisions Au+Au et Cu+Cu Extended Longitudinal Scaling (ELS) “Limiting Fragmentation” Collisions Au+Au Physical Review C74 (2006) (R) Physical Review C70 (2004) (R) Physical Review Letter 91 (2003) Physical Review C74, (R) (2006) Nuclear Physics A 757, 28 (2005) Physical Review C65, (R) (2002) Physical Review Letter 88, (2002) Physical Review C65, (2002) Collisions d+Au : Physical Review Letters 93 (2004) Physical Review C72 (2005) (R) Collisions Cu+Cu Physical Review Letters 102 (2009) Collisions d+Au, pEm, pPb Collisions p + p ( UA5 ) Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2004 Journal of Physics G 30 (2004) S1133

29 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 29 La géometrie (N part /2A) est définie comme la fraction du volume nucléaire totale de la région d’interaction formée par les deux noyaux en collision: Outline Phénomène “Scaling” au même Volume Nucléaire “N part /2A” Collisions Cu+Cu Physical Review Letters 102 (2009) Nous observons une excellente concordance entre les distributions des deux systèmes, Au+Au et Cu+Cu, sur toute la gamme de  et à toutes les énergies lorsque on fait une comparaison par rapport au volume nucléaire de la région d’interaction (N part /2A) N part /2A ou A est le nombre atomique de noyau N spec = 2A - N part y x

30 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 30 Outline Les Résultats d’analyse au RHIC News Les résultats d’analyse: sur la multiplicité des particules chargées ont fait RHIC news en 2007 http: //www.bnl.gov/rhic/news/112007/story1.asp Ces figures étaient dans le RHIC News

31 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 31 Outline Mes Prédictions pour le LHC :Multiplicite de h ± Mi-rapidité en 4  Distributions

32 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 32 Outline Propriétés Globales: Qu’avons nous appris :Multiplicité de h ± Densité d’énergie : - Hydrodynamique relativiste dans le modèle de Bjorken (invariance   ~ 0) : (R ~ A 1/3,  = 1 fm/c) Dans ces hypothèses simplifiées,  ~ 5 GeV/fm 3  bien au-dessus de la densité d'énergie critique ~1 GeV/fm 3 from LQCD - Totale N ch ~ 5000 (Au+Au  s = 200 GeV)  ~ 20 in p+p Modèle de Condensate de verre de couleur: nouvel état de la matière CGC “New Forms of QCD Matter Discovered at RHIC” Miklos Gyulassy and Larry Mclerran Nucl.Phys.A750:30-63,2005 Ils estiment ainsi qu'au RHIC, immédiatement après que les ions sont entrés en collision, un condensat de verre de couleur a été créé : il est composé d'un nombre considérable de gluons, et sa densité d'énergie est colossale. Les premiers quarks n'apparaîtraient que dans un second temps, grâce à des processus transformant l'énergie des gluons en quarks. C'est à ce moment que le plasma prendrait forme. Le condensat de verre de couleur constituerait ainsi une étape antérieure au plasma (PQG), offrant les conditions nécessaires à sa formation : un nombre considérable de gluons et une densité d'énergie adéquate. Selon les théoriciens, ces conditions sont nécessaires mais toutefois pas suffisantes : un condensat n'engendre pas un plasma si la densité n'est pas assez grande. Data 2000

33 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 33 b z Reaction plan x z y Le ‘’Flot’’: une Sonde Unique ! pxpx pypy y x Espace d’impulsion Espace des coordonnées Transformée de Fourier des particules produites en distribution azimuthale dN/d  ~ v 1 cos (  ) + 2 v 2 cos ( 2  ) + 2 v 3 cos ( 3  ) + 2 v 4 cos ( 4  ) + 2 v 5 cos ( 5  ) … ALICE collaboration, Phys. Lett. B708 (2012) 249

34 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 34 Pourquoi l'écoulement elliptique est-il intéressant ? Les corrélations d'écoulement fournissent une sonde importante  Fournit des évaluations fiables de pression & des gradients de pression ?  Peut éclaircir les questions liées à la thermalisation  Donne des analyses sur la dynamique transversale et longitudinale du milieu  Permet d'accéder aux propriétés du milieu - EOS, viscosité, etc.

35 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 35 Participation à l’Analyse: Mesure du Flot Elliptique Au+Au Cu+Cu v 2 mesuré : - grande couverture en  - plusieurs énergies Observations sur v 2 de Cu+Cu : - Grande amplitude - Semblable à la forme Au+Au Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2006 J. Phys. G34 (2007) S887

36 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 36 Dépendance en moment d’impulsion transversale d’hadrons Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2006 J. Phys. G34 (2007) S887 0 <  < % h ± : hadrons chargés Au+Au Cu+Cu PHOBOS 20-40%  Amplitude de v 2 augmente en fonction the p T  Amplitude de v 2 est régie par la forme de la région de recouvrement (excentricite) : v 2 (CuCu) ~ v 2 (AuAu) for mid-central ( %, b/r =1)  indication d’un comportement hydrodynamique -  Amplitude de v 2 à 62.4 et 200 GeV est semblable  indication d’une d’une limite hydrodynamique - Pour prouver la limite hydrodynamique, il faut mesurer v 2 à LHC E (LHC : 2.76 ) ~ 10 E (RHIC) - b/r ~ 1 Au Cu Partie du Groupe d’Analyse: Mesure du Flot Elliptique

37 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 37 x Participants b y Au+Au 200 GeV Cu+Cu 200 GeV Statistical errors only Cu+Cu 200 GeV Au+Au 200 GeV Ceci suggère que  part soit la quantité géométrique appropriée pour produire de l'assymétrie azimutale Normalisé par Excentricité (  part ) Pas Normalisé par Excentricité (  part ) L’importance de la Forme de Recouvrement  part pour v 2 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2006 : J. Phys. G34 (2007) S887

38 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 38 Flot Elliptique à RHIC et LHC Comparaison: RHIC (Au+Au at 0.2 TeV) et LHC (Pb+Pb a 2.76 TeV) h ± : hadrons chargés Surprise ! v 2 indique la bonne concordance des deux amplitudes et les tendences des deux ensembles de données RHIC et LHC pour une large gamme de p T ainsi pour différentes centralités ! une limite hydrodynamique est bien atteinte

39 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 39 Viscosité/Entropie du Fluide (QGP) aux RHIC et LHC RHICLHC  /s = 0.2  /s = 0.12 La première simulation hydrodynamique relativiste incluent la viscosité, les fluctuations et 3 +1 dimensions : Bjorn Shenke, Sangyong Jeon, and Charles Gale, Phys. Rev. Lett. 106, (2011) Milieu est fortement interactif (l’amplitude de v 2 grande ) Comparaisons modèle hydrodynamique visqueuse aux données RHIC et LHC semblent favoriser des valeurs pour  /s très petites. Ceci implique que la matière nucléaire créée est un fluide presque parfait. Les propriètes de ce fluide reste à déterminer. Le système est consideré comme ayant atteint un équilibre thermique local :

40 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 40 Y a-t-il une autre observable physique qui confirme les résultats FLOT ?

41 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 41 “Near-side” : partons fragmenté près de la surface (en dehors du milieu) “ Away-side” : partons sont absorbés par le millieu Adler et al., PRL90: (2003), STAR “Near side” jet identical! “Away side” Background subtracted STAR : évènement observé p+p Corrélation claire des particules dans l'azimut  = 0 Au+Au collisions central : “Déclencheuse” Corrélations Azimutales de Grande p T (Di-jet : Corrélations 2-particles)

42 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 42 STAR, PRL93:252301,2004 Non-central Au+Au collisions Comment pouvons-nous obtenir plus d'information ? La géométrie de la suppression du “Away-side” Suppression de “away-side” est plus grande hors du plan comparé dans le plan Démonstration claire de la dépendence de la longeure du trajet (“path length”) Bon outil pour contraindre la théorie de perte d’énergie

43 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 43 Y a-t-il une autre observable physique qui confirme les résultats FLOT et Correlations Di-jet ?

44 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 44 Jet et “Jet Quenching” Principe : vérfier si les collisions Au+Au se comportent ou non comme une superposition de collisions p+p en terme de taux de particules produites Collisions périphériques : le taux de production de particules est en accord avec les collisions p+p (extrapolées) et les prédictions théoriques Collisions centrales : déficit de particules de grande p T par rapport aux collisions p+p (extrapolées) et aux prédictions théoriques i.e. jet quenching R AA le facteur de modification nucléaire pour une centralité donnée :

45 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 45 Au + Au at 200 GeV Collisions péripheriques Jet et “Jet Quenching” – Facteur Modification Nucléaire Au + Au at 200 GeV Collisions centrales Pas de suppression des particules de grande p T dans les collisions péripheriques Suppression des particules de grande p T dans les collisions centrales : jet quenching ? Cette suppression est un effet de l’état initial ou final ?

46 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 46 Cette suppression des particules est un effet de l’état initial ou final ? Au+Au versus d + Au Suppression des particules de grande p T dans les collisions centrales Au+Au est dû aux effets de l’état final Jet et “Jet Quenching” – Facteur Modification Nucléaire

47 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 47  Pas de suppression des photons directs; suivent prédictions de pQCD  Suppression est plate à grande p T (millieu Opaque au interactions fortes)  Modèle théorique (de perte d’energie) : dNg/dy ~ 1000 et la densité d’énergie ~ 15 GeV/fm 3  Les quarks lourds et les légers sont supprimés de la même manière !  Accès de très grand p T au LHC possibilité à partir des modèles, de quantifier la perte d’énergie des partons dans le milieu créé. Jet et “Jet Quenching” : SPS, RHIC et LHC SPS, RHIC et LHC RHIC

48 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 48 The Collaboration of the four experiments: PHENIX, BRAHMS, PHOBOS and STAR at RHIC CONCLUDED that strongly-interacting matter has been created in most central Au+Au collisions at 200 GeV Dé Découvertes de RHIC sur les Actualités

49 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 49 Sonde de Quarks lourds charme et de beauté (c,b) Maintenant nous passons de la phase de la découverte à l’étude détaillée des propriétés du milieu nucléaire dense créé dans les collisions m charme = 1.5 GeV, m beauté = 5 GeV R. Nouicer arXiv: [nucl-ex] Les électrons des quarks lourds sont supprimés et comparable à celle des hadrons légers Le comportement collectif est évident dans e HF ; mais HF v 2 est inférieur que v 2 de  0 pour p T > 2 GeV/c. La séparation du charme et de la beauté est la clé pour comprendre la hiérarchie de masse de la perte d'énergie.

50 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 1) Directe : idéal mais très difficile - Reconstruction de tous les produits de décroissance e.g. D 0  K -  + (B.R.: 3.8 %) c  e + + anything (B.R.: 9.6%) b  e + + anything (B.R.: 10.9%) charme (et beauté) via muons c   + + anything (B.R.: 9.5%) Saveurs lourdes ouvertes Charme: M c ≈ 1.5 GeV Beauté : M b ≈ 4.75 GeV charme (et beauté) via électrons Mesure indirecte Mesure directe 2) Indirecte (Alternative): électrons venant de la décroissance semi-leptonique des mésons D et B Mesures des Électrons des Quarks Lourds 50

51 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer e+e+ ee VTX: Barils Silicium ~ 2  Layer 0 Layer 1 Layer 2 Layer 3 Temps de vie (c  ) D 0 : 123  m B 0 : 464  m DCA p p D B e e Baril 0 Baril 1 Baril 2 Baril 3 Baril 0 Baril 1 Baril 2 Baril 3 Berylium beam pipe Détecteurs de Trace Silicon Stripixel PHENIX “VTX” 51

52 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Technologie du Traceur Silicon Stripixel PHENIX Innovative design by BNL Instr. Div. : Z. Li et al., NIM A518, 738 (2004); R. Nouicer et al., NIM B261, 1067 (2007); R. Nouicer et al., Journal of Instrumentation, 4, P04011 (2009) DC-Coupled silicon sensor Sensor single-sided 2-dimensional position sensitivity by charge sharing “Nouvelle technologie: unique à PHENIX”

53 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Colle “Dow Corning”: 100 [um]Placement des modules sur les echelles Détecteurs de Trace Silicon Stripixel PHENIX “VTX” 53

54 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 10/26/2014 PHENIX-VTX : Affichage d'Événement Simple VTX RUN-11: Au+Au at 200 GeVVTX RUN-12: p+p at 200 GeV Taille du faisceau Data: AuAu at 200 GeV Vertex primaire évènement simple Vertex Primaire : BBC vs VTX Data: AuAu 200 GeV  (faisceau) ~ 90 um 54

55 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Utilisant VTX pour étiqueter les ``Dalitz’’ et électrons de conversion, nous mesurons le spectre d'électrons des saveurs lourdes (HF) Spectres e HF du Run-11 (VTX) sont compatibles avec les mesures sur e HF publiées par PHENIX Verification: Spectre Invariant e HF Au + Au 55 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

56 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Distributions des Raw DCA des hadrons chargés et électrons Distributions “Distance of Closest Approach (DCA)” p+p Note: la contribution des hadrons à la distribution des DCA des électrons (contamination) n’est pas pris en compte dans ces graphe 56 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

57 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 57 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

58 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 58 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

59 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 59 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

60 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 60 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

61 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 61 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

62 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 62 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

63 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 63 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

64 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 64 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

65 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer c/(b+c) = 0.92 ± 0.02 Électron: Distance of Closest Approach (DCA) 65 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

66 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer c/(b+c) = 0.78 ± 0.06 Electron: Distance of Closest Approach (DCA) 66 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

67 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer b  e /(b  e + c  e) à 200 GeV Au+Au vs p+p En utilisant le fit de la distribution du DCA Résultats: Production de Beauté dans Au+Au et p+p Première mesure directe de la production de Beauté 67 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

68 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Mesures indirecte de STAR en accord avec les mesures de PHENIX Résultats: Production de Beauté dans p+p En utilisant le fit de la distribution du DCA Première mesure directe de la production de Beauté 68 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

69 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer R AA (b  e) = x Extraction du R AA de Beauté 69

70 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Aucune hiérarchie simple de masse dans la saveur lourde R AA (b  e) < R AA (c  e) Facteur de Modification Nucléaire : R AA Charme et Beauté 70 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

71 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Résultats: R AA de Beauté et Charme Séparement R AA of Beauté, Charme et e HF publié dans Au+Au MB Au+Au centrality: Min-Bias 71 Rachid Nouicer exposé Conférence QM 2012 Nucl. Phys. A (2013) 647c

72 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer Conclusions Les complexes RHIC et LHC sont, de façon indéniable, générateurs de grandes découvertes et représentent un des plus grand succès du programme de recherches de physique nucléaire Les comparaisons aux données RHIC et LHC de type modèle hydrodynamique visqueuse, semblent favoriser des valeurs pour  /s très petites. Ceci implique que la matière nucléaire créée est un fluide presque parfait Les mesures des particules de grande impulsion p T montrent une suppression importante qui atteint un plateau indiquant que le millieu est Opaque aux interactions fortes Les mesures preliminaires de quarks lourds charme et beauté indiquent que R AA (b  e) < R AA (c  e), suggèrant que la hiérarchie de masse pour les saveurs lourdes (en fonction de la perte d’énergie dans le milieu) n’est pas aussi simple qu’on le pense L’etude détaillee des propriètes du millieu nucléaire dense créé au RHIC et au LHC va demander beaucoup de travail – les expériences de ces deux centres de recherche sont, dans cet objectif, non seulement complémentaires mais offrent une foule inépuisable de sujets de recherches … 72

73 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 10/26/2014 Auxiliary Slides

74 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 74 Outline Densité d’Énergie et Degrée de Liberté À une densité (d'énergie) extrême, les masses de particules peuvent être négligé relativement à l'énergie cinétique : Stefan-Boltzmann pour un gaz de particules sans interaction (gaz libre)

75 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 75 Propriétés Globales : Rapport de Particules (Equilibre Chimique) Ensemble grand-canonique de particules en equilibre thermique locale q Assumant toutes les distributions de particules sont décrites par une seule température T et un potentielle chemique (baryon)  : q un rapport (i.e., p / p ) determine  / T : q Un deuxième rapport (i.e., K / p ) fournit T   Alors on predit tous les autres taux et rapports hadronique : La production de particules au RHIC semble être réalisée à partir d'un système en équilibre chimique et les spectres en impulsion transverse sont compatibles avec ceux produits par une source en equilibre thermique animée d'une expansion avec une vitesse collective (scénario type hydrodynamique).

76 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 76 Température du Gel-chimique Proche de la Temperature Critique T c (PQG) Modèles statistiques: Laissez entendre que l'équilibre chimique et thermique est atteint (aucune preuve !) Si vrai (?): T ch  T C implique que les hadrons sont nés dans l'équilibre

77 HDR/Université de Strasbourg Rachid Nouicer 77 Comparison au Modèle Hydrodynamique Le systeme est consideré comme ayant atteint un equilibre thermique local : La grandeur, la masse et la dépendence en p T sont en bon accord (p T < 2 Gev/c) avec l’écoulement hdrodynamique idéal, pour la premiere fois dans HIC assumant :  thermalisation tôt (~ 0.6 fm/c) Les cellules liquides augmentent avec une vitesse collective v, les différentes masses de particules obtiennent different  p selon l’ordre de masse : v2(π) > v2 (K) > v2(p)  Existence of radial flow. Milieu est fortement interactive (l’amplitude de v 2 large ) Modèle hydrodynamics ideal (QGP “equation-of-state”) viscosité/entropie ~ 0  Fluide Quasi Parfait ! 0 idéal


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