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Studio della Studio della risonanza K(892)*risonanza K(892)*00

in ALICEin ALICE

Alberto PulvirentiUniversità & INFN Catania

2° Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE

Salerno, 30 maggio 2006

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SommarioSommario

Motivazioni fisicheRecenti risultati da RHIC

> interpretazioni

Studio sui dati simulati in AliRoot> Eventi Pb-Pb: Particle Data Challenge ’04

◊ considerazioni sul fondo combinatoriale

Conclusioni

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Risonanze adronicheRisonanze adroniche

Stati eccitati di particelle> massa maggiore delle particelle con analoga

struttura di quark> vita media molto breve (pochi fm/c)

◊ stesso ordine di grandezza della vita media della fireball

◊ non è possibile distinguere i prodotti di decadimento dalle tracce primarie

> decadimento forteK0

s K*(892)0

Massa~497 MeV

~896 MeV

Vita media

~10–10 s ~10–23 s

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Interazione con la fireballInterazione con la fireball

RESCATTERING:> interazione dei prodotti di

decadimento della risonanza (in canali adronici) con la fireball

> modifica l’impulso delle particelle figlie, il che impedisce di ricostruire la risonanza

REGENERATION:> interazioni pseudo-elastiche nella

fireball possono rigenerare le risonanze

Stima dell’ intervallo di tempo intercorso fra freeze-out chimico e termico.

K* measured

K*

lost

Chemical freeze-

out

Thermal freeze-

out

K*

K

K*

K

time

K

K*

K*

K K

K*

measured

Modifica delle proprietà della risonanza (massa,

larghezza)

Restaurazione della simmetria

chirale

Interazione fra i prodotti di decadimento

e la fireball

K* lost

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K* all’SPS e al RHICK* all’SPS e al RHIC

K*(892)0 signal in Pb+Pb @158 AGeV

(NA49 Collaboration)

Nucl. Phys. A698 (2002), 487

(K*(892)0 + K*(892)0) signal @ snn=200 GeV

(STAR Collaboration)

Au+Au

p+p

Phys. Rev. C71 (2005), 064902

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Mass shift in p+p e Au+Au Per bassi pT massa de K*0 modificata da effetti dinamici nel mezzo, più probabili per bassi pt

Larghezza del K*0 come da predizione MC

Au+Au (central collisions) & p+p @ Au+Au (central collisions) & p+p @ ssNNNN = = 200 GeV200 GeV

Star collaboration, Phys. Rev. C71 (2005) 064902

7(K*0+a.p.) mT spectra @ sNN =200 GeV

pt di risonanze e particelle @ sNN =200 GeV

I K* di alto pt “sfuggono” più facilmente dalla fireball

Produzione di risonanze di alta massa in collisioni pp particolarmente violente

Le risonanze si disaccoppiano dalla fireball prima delle particelle stabili.

Star collaboration, Phys. Rev. C71 (2005) 064902

Star collaboration, nucl-ex/0604019

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p+p e Au+Au @ sNN = 200 GeV

Rigenerazione σ(K*) >

σ(*)

cK* < c*

Ipotesi:

effetti di rescattering e rigenerazione

Rapporto risonanze/non-risonanzeRapporto risonanze/non-risonanze

Star collaboration, nucl-ex/0604019

dAu “puzzle”: K*/K soppresso in collisioni d-Au (?)

Presentazione C. Markert a Hot Quark 2006

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A. Andronic, P. Braun-Munzinger, J. Stachel, nucl-th/0511071

Deviations from thermal model could be due to rescattering and regeneration after chemical freeze-out

The study of short lived resonances produced in heavy ion collisions with the help of models may permit to distinguish between sudden and staged hadronization scenario

PPR Vol. II

STAR Collaboration, Nucl. Phys. A757(2005) 102

T=163±4 MeV

B=24±4 MeV

s=0.99±0.07

Fit con modelli termiciFit con modelli termici

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preliminary T = 175 MeV = 4-6 fm/c = 0 fm/c T= 110-130 MeV

Dipendenza dei rapporti K*/K e (1520)/ dalla temperatura dei freeze-out chimico e termico, e l’intervallo di tempo fra i due.

Modello: yield di particelle prodotte termicamente + rescattering phase. NO rigenerazione.

G. Torrieri and J. Rafelski, Phys. Lett. B509 (2001) 239

C. Markert, J. Phys. G31 (2005) 1045. > 4 fm/c per T=160 MeV

0-20% most central Au+Au

Temperatura e vita media della fireball Temperatura e vita media della fireball dai rapporti dai rapporti (1520) / e K*/K

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Studi sul K* a CataniaStudi sul K* a Catania

Studio della risonanza K* in collisioni pp (ACAT 2003)> Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 534 (2004), 189

Studi preliminari della risonanza K* in eventi PbPb:> Internal note ALICE/INT-2003-031 (2003)

Ricostruzione del K* in collisioni pp e PbPb per il PPR (chap 6.2)> Internal note ALICE/INT-2005-039 (2005)

12Estrazione segnale K* in collisioni Estrazione segnale K* in collisioni Pb-PbPb-Pb

Dati di riferimento: PDC’04> Eventi HIJING centrali (b = 0 5 fm)> 3840 eventi con ESD + Kinematics

◊ possibilità di usare una PID “perfetta”◊ studio specifico del fondo combinatoriale escludendo effetti dovuti a

misidentification

> 15500 eventi con ESD soltanto◊ necessità di usare esclusivamente la PID “sperimentale”

> spettro di massa invariante delle coppie (-K+) e (+K-) (“unlike sign”)

K*(892)0 generati / evt = 2100

K*(892)0 trovabili / evt = 67

S/B (2) ~ 10-4 Un K*(892)0 è definito “trovabile” se le sue figlie sono state entrambe ricostruite

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Stima del fondo combinatorialeStima del fondo combinatoriale

)()()( mNmNmNKKSignLike

)()(2)( mNmNmNKKSignLike

Segnale

Background

A differenza del caso pp, il picco non è chiaramente visibile

Invariant Mass (GeV/c2)

Cou

nts

/(1

5M

eV

/c2)

costruzione dello spettro di massa invariante delle coppie (+K+) e (-K-)> somma:

> media geometrica:

Tali criteri, nel caso degli studi compiuti in STAR, consentono l’estrazione di un segnale più pulito rispetto all’event mixing

14Sottrazione: “segnale” – Sottrazione: “segnale” – “background”“background”

K* peak

Background check:> Confronto fra la stima sperimentale del BG e il BG “vero”,

ottenuto costruendo lo spettro di massa invariante di tutte le coppie K di segno opposto, che non vengono dallo stesso K*

◊ studio fattibile con gli eventi con cinematica inclusa

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““True” vs. “Exp” backgroundTrue” vs. “Exp” background

“true” BG / “sum” exp. BG

“true” BG / “product” exp. BG

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Stima per la correzione sul fondoStima per la correzione sul fondo

Metodo applicabile a dati sperimentali

1. Calcolo del rapporto fra spettro “unlike sign” e spettro “like sign” nella regione esterna al picco della risonanza (±2).◊ contributo K*pairs / BG pairs < 0.002%

2. Fit con una polinomiale di 4° ordine3. Correzione del fondo “like sign” mediante la funzione

calcolata, 4. Sottrazione del fondo corretto dallo spettro “unlike

sign”

Questa correzione non dipende dalla simulazione, e può essere fatta direttamente sui dati sperimentali.

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Correzione sperimentaleCorrezione sperimentale

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Effetto della correzioneEffetto della correzione

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pptt-dependence della correzione-dependence della correzione

La correzione risulta essere importante nella regione di basso pt della coppia

Here, the mean is compatible with 1.0

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Confronto “True” - “Exp” in HIJINGConfronto “True” - “Exp” in HIJING

Enhancement del K*

Il rapporto fra “unlike sign” e “like sign” pairs, costruito con le particelle simulate in HIJING, non presenta lo stesso comportamento riscontrato sulle tracce ricostruite.

L’effetto visto sulle tracce viene dalla ricostruzione:> fake tracks?> barrel acceptance?> reconstruction efficiency?

21Check 1: eliminazione delle fake Check 1: eliminazione delle fake trackstracks

Le fake tracks hanno etichetta negativa> è possibile rimuoverle dal campione studiato

La pendenza della distribuzione diminuisce ma non sparisce del tutto

Without fakes

With fakes

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Check 2: introduzione di effetti di Check 2: introduzione di effetti di ricostruzione sulle particelle di HIJINGricostruzione sulle particelle di HIJING

Check 1: introduzione dei limiti di accettanza del barrel centraleCheck 2: efficienza di ricostruzione

HIJING

Tracce

K

KK

N

NN Introducendo l’effetto dell’efficienza di ricostruzione nell’evento simulato, il rapporto “true BG” / “like sign BG” non è più uguale a 1

N

NN

KK

EffEff

PDC 06

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pt<1 GeV/cAll pt

Massa invariante delle coppie K dopo la sottrazione del fondo corretto mediante polinomiale di 4° ordine, come descritto.

3840 eventi con PID perfetta3840 eventi con PID perfetta

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All pt

2<pt<3

K invariant mass distribution after background subtraction

15500 eventi con PID realistica15500 eventi con PID realistica

Massa invariante delle coppie K dopo la sottrazione del fondo corretto mediante la tecnica descritta.

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Pt(GeV/c) S/B (2) S/(S+B) (1-year)

0-1 1.3 10-4 241

1-2 1.6 10-4 155

2-3 5.8 10-4 106

3-4 1.4 10-3 78

4-5 2.6 10-3 69

5-6 3.3 10-3 49

6-7 4.6 10-3 40

reconstruted/generated

EfficienzeEfficienze

Perfect

ESDPt(GeV/c) S/B (2) S/(S+B) (1-

year)

0-1 1.1 10-4 189

1-2 1.3 10-4 102

2-3 5.0 10-4 64.3

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Conclusioni e prospettiveConclusioni e prospettive Il segnale del K*(892)0 è stato estratto in eventi Pb-Pb

> il picco risulta rilevabile anche con bassa statistica Negli eventi PDC’04 trovata una discrepanza fra la stima

sperimentale (like sign technique) del fondo e il fondo “vero”> introdotto un termine di correzione basato unicamente sul dato

sperimentale

PID realistica in ALICE (pesi + Bayesian combination): bassa efficienza di ricostruzione per K*(892) di alto pt> NO PID ?> metodi di identificazione di particelle di alto impulso (relativistic rise nella

TPC?)

Outlook:> studio della risonanza K* sui dati PDC’06 pt distributions> investigazione sulla stima del fondo> studio di altre risonanze: Λ* vedi presentazione F. Blanco

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Check 2: limiti di accettanzaCheck 2: limiti di accettanza Le particelle che cadono fuori dal barrel vengono escluse

> …tenendo conto della dipendenza dell’accettanza in η dalla Z del vertice primario.

Dopo l’introduzione di questo effetto, la distribuzione calcolata sulle particelle continua ad essere piatta

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Abbondanze relative di Abbondanze relative di e e KK

Sostanziale e sistematica differenza della quantità di particelle positive e negative nel campione delle tracce ricostruite.

HIJING particles

Reconstructed tracks

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Reconstruction efficiency vs. Reconstruction efficiency vs. ppt t

31

Reconstruction efficiency vs. Reconstruction efficiency vs. ηη

32

Positive/Negative efficiency ratiosPositive/Negative efficiency ratios

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Introduzione dell’efficienza in HIJINGIntroduzione dell’efficienza in HIJING

Fast simulation:> Simulazione MonteCarlo che introduce gli effetti dovuti

all’efficienza di ricostruzione (per particella e per carica) nel campione delle particelle generate da HIJING

L’effetto rilevato sulle tracce, dopo questo trattamento, appare anche sulle particelle.

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Probability to be a particle of i-type (i = e, K, p, … ), if the PID signal in the detector is s:

,...,,

)|()|(

)|(

ek

k

i

ksrCisrC

siw

Bayesian PID with a single detectorBayesian PID with a single detector

Ci = a priori probability to be a particle of type i.> depends on the track selection.

r(s|i) = conditional probability density functions to get the signal s if a particle of type i hits the detector.> depends on properties of the detector.

Both can be extracted from the data.

Combination of many detectors brings:

,...,,

)|()|(

)|(

ekk

i

iSRCiSRC

SiW

,...,

)|()|(TPCITSd

dd isriSR

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Comparison of efficiencies for pions and Comparison of efficiencies for pions and kaons of different chargekaons of different charge

secondary for Effprimary for Eff

secondary for Effprimary for Eff

KK

KK

secondary for Effprimary for Eff

secondary for Effprimary for Eff

36Reconstruction efficiency vs. Reconstruction efficiency vs. pptt

(primaries)(primaries)

37

Reconstruction efficiency vs. Reconstruction efficiency vs. ηη (primaries)(primaries)

38Ratio of efficiencies for Ratio of efficiencies for primaries/secondariesprimaries/secondaries

39Primary/secondary efficiency ratio Primary/secondary efficiency ratio comparison (pcomparison (ptt))

primary

secondary

K

primary

K

secondary

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Primary/secondary efficiency ratio Primary/secondary efficiency ratio comparison (comparison (ηη))

primary

secondary

K

primary

K

secondary

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Medium in d+Au ?Medium in d+Au ?

Preliminary

*: No rescattering in hadronic d+Au mediumK* : Rescattering in hadronic d+Au medium

???

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Predictions of a microscopic model of rescattering and regeneration effects on resonance yields

M. Bleicher and H. Stocker J. Phys. G. 30(2004) S111 M. Bleicher and J. Aichelin Phys. Lett. B530(2002)81

Signal loss for K* ~55%

70%