Model Hijing

1
Model Hijing

• HIRG
• Warszawa, 10 czerwca 2003

Piotr Leszczynski email piotr.leszczynski_at_pxp.pl
Adam Maliszewski email adam.maliszewski_at_pxp.pl
2
Spis Tresci
Wstep - modele Monte Carlo
1
Podstawowe cechy modelu Hijing
2
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
3
Próbne wyniki uzyskane przez AM i PL
4
3
Wstep modele Monte Carlo

• Modele Monte Carlo maja bardzo szerokie
  zastosowanie w fizyce wysokich energii, w
  szczególnosci w analizie QGP.
• Podstawowe kwestie dotyczace zastosowania tych
  modeli
• Symulacja oddzialywan silnych (zbyt
  skomplikowana, aby w symulacji wykorzystac
  jakikolwiek model analityczny), wsparta
  parametryzacja na podstawie danych
  doswiadczalnych (glównie pp i pA)
• Ryzyko wystapienia bledów przy ekstrapolacji
  wyników pp i pA do AA, mozliwe do oszacowania
  przy wykorzystaniu i porównaniu danych z wielu
  róznych modeli oraz pierwszych wyników
  eksperymentalnych z RHIC
• Modele Monte Carlo sluza jako narzedzia do
  testowania mozliwych sladów QGP, na które
  naprowadzaja istniejace juz dane eksperymentalne

4
Wstep modele Monte Carlo

• Trzy glówne kategorie modeli Monte Carlo dla
  zderzen ciezkich jonów (za Xin-Nian Wang)
• Modele hadronowe i oparte na strunach FRITIOF,
  VENUS, DPM, RQMD, URQMD, LUCIAE.
• Czastki sa produkowane z wykorzystaniem modelu
  Lund (rezonanse i struny, nastepnie
  hadronizacja).
• Modele odpowiednie do symulacji produkcji i
  rozpraszania czastek w energiach ponizej CERN-SPS
  (gdy rozproszenia twarde nie maja jeszcze
  wiekszego znaczenia)
• Modele oparte na pQCD HIJING, VNI, NEXUS
• Biora pod uwage procesy twarde
• Bardziej odpowiednie dla energii sqrt(s)gt50GeV
• Pozostale modele, stosujace inne podejscia np.
  hydro, LEXUS

5
Podstawowe cechy modelu Hijing

• Hijing powstal jako laboratorium teoretyczne,
  sluzace do badania procesów powstania jetów i
  mini-jetów w trakcie ultrarelatywistycznych
  reakcji ciezkich jonów
• (HIJING Heavy Ion Jet INteraction Generator)
• Jety klastry hadronów skierowane w jedna
  strone powstaja w wyniku procesów twardych na
  poczatku ewolucji ukladu
• Minijety jety o ETlt5GeV, trudne do zauwazenia
  eksperymentalnie (ze wzgledu na tlo)
  teoretycznie jednak powinny istniec dla
  mniejszych pedów poprzecznych wynosza 50-80
  energii poprzecznej w zderzeniach centralnych
• Minijetów nie da sie wykryc jako osobne efekty,
  maja jednak zasadniczy wplyw na krotnosci,
  rozklady pedów poprzecznych, dziwnosci i inne
  fluktuacje, które moga swiadczyc o istnieniu QGP.
  Dlatego tez ich symulacja ma wielkie znaczenie
  dla odtworzenia procesu zderzenia ciezkich jonów.

6
Podstawowe cechy modelu Hijing

• Elementy modelu Hijing
• Zawiera autorski model tworzenia jetów oparty na
  QCD oraz modelu Lund, opisujacy rozpad jetów
• Wykorzystuje zalozenia modelu FRITIOF i modelu
  Dual Parton do opisu zderzen w srednich energiach
  (sqrt(s)lt20GeV/nukleon)
• Do opisu zderzen hadronów wykorzystywana jest
  PYTHIA
• Dodano takze symulacje takich efektów, jak
  nuclear shadowing i oddzialywania w stanie
  koncowym dla jetów o wysokim PT, w zaleznosci od
  dE/dz
• Brak informacji o wspólrzednych
  czasowo-przestrzennych produkowanych czastek

7
Podstawowe cechy modelu Hijing

• Proces symulacji w modelu Hijing
• Model oparty jest na zalozeniu niezaleznego
  tworzenia wielu minijetów
• Wylicza liczbe minijetów powstalych dla kazdego
  zderzenia nukleon-nukleon
• Dla kazdego oddzialywania twardego PYTHIA
  wylicza zmienne kinetyczne rozproszonych partonów
• Produkcja minijetów jest zdominowana przez
  rozproszenia gluonów, zaklada sie, ze
  rozproszenia kwarków dotycza tylko kwarków
  walencyjnych
• Wyprodukowane gluony sa laczone z ich
  kwarkami-rodzicami, aby stworzyc systemy strun
• Nastepuje wywolanie procedury JETSET w celu
  symulacji hadronizacji
• Dla zderzen AA brany jest dodatkowo pod uwage
  efekt EMC (wplyw oddzialywan wewnatrzjadrowych)
  oraz nuclear shadowing a takze badane jest
  oddzialywanie minijetów ze wzbudzona materia
  jadrowa

8
Podstawowe cechy modelu Hijing
Przyblizenie binarne oraz oddzialywania w stanie
poczatkowym
W Hijingu przyjeto zalozenie, ze zderzenia
jadro-jadro mozna przyblizyc binarnymi
oddzialywaniami nukleon-nukleon. Wyliczenie
liczby zderzen dla danego b jest mozliwe przy
zalozeniu, ze gestosc materii jadrowej opisywana
jest wzorem Wooda-Saxona.
Start symulacji
Uderzony (wounded) nukleon staje sie struna
wzbudzona w kierunku wiazki.
Struna moze utracic energie w kolejnych
zderzeniach, badz rozpasc sie.
Dla kazdego zderzenia binarnego uzywany jest
formalizm eikonalu, w celu wyliczenia
prawdopodobienstwa zderzenia elastycznego,
nieelastycznego oraz liczby jetów.
Po symulacji procesów twardych, pozostala w
nukleonie energia jest uzyta do symulacji
procesów miekkich, zgodnie z prawdopodobienstwem
geometrycznym.
Po przeprowadzeniu wszystkich oddzialywan, model
laczy rozproszone partony (i uklady q-q) w uklady
stringów.
Uklady stringów rozpadaja sie na nukleony
Oddzialywania w stanie koncowym
9
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Eksperyment STAR przyniósl pierwsze wyniki, które
zostaly porównane z symulacjami z modelu Hijing
Rozklady czastek naladowanych ujemnie
Multiplicity Distribution and Spectra of
Negatively Charged Hadrons in AuAu Collisions at
sqrt(s)130GeV, PRL, vol.87, 11, 10/09/2001
10
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Elliptic flow
The gluon plasma at RHIC/ Molnar D.,
hep-ph/0111401, 29/11/2001
Elliptic flow jest miara anizotropii reakcji,
okresla, czy którys z kierunków x lub y jest
uprzywilejowany.
Efekt wykryty zostal w eksperymentach RHIC,
jednak wydaje sie, ze model HIJING nie symuluje
go. Wg wyników po prawej nalezaloby zalozyc, ze
nieprzezroczystosc plazmy w modelu Hijing jest 80
razy wieksza niz domyslna.
11
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Balance function
Clocking Clocking Hadronization Hadronization at
at RHIC Using the Balance RHIC Using the Balance
Function and STAR Function and STAR - Marguerite
Belt Tonjes, Gary Westfall, A.M. Vander Molen,
the STAR Collaboration Narrowing of the Balance
Function with Centrality in AuAu Collisions at
sqrt(s) 130 GeV, January 2003 (not published
yet)
Balance function okresla korelacje miedzy
czastkami wzgledem przedzialów rapidity.
?-(?y) liczba wszystkich mozliwych par danych
czastek w danym y(?)-y(? -), moga to byc
piony, kaony, albo inne (wszystkie) naladowane
czastki. Pary czastek naladowanych przeciwnie
stworzone wczesnie rozchodza sie dalej od siebie
w rapidity jesli istnieje QGP, to prawdopodobnie
hadronizacja nastapi pózniej, wiec separacja w y
bedzie mniejsza.
12
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Balance function
Clocking Clocking Hadronization Hadronization at
at RHIC Using the Balance RHIC Using the Balance
Function and STAR Function and STAR - Marguerite
Belt Tonjes, Gary Westfall, A.M. Vander Molen,
the STAR Collaboration Narrowing of the Balance
Function with Centrality in AuAu Collisions at
sqrt(s) 130 GeV, January 2003 (not published yet)
Wszystkie czastki naladowane
13
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Balance function
Clocking Clocking Hadronization Hadronization at
at RHIC Using the Balance RHIC Using the Balance
Function and STAR Function and STAR - Marguerite
Belt Tonjes, Gary Westfall, A.M. Vander Molen,
the STAR Collaboration Narrowing of the Balance
Function with Centrality in AuAu Collisions at
sqrt(s) 130 GeV, January 2003 (not published yet)
?
14
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Balance function
Clocking Clocking Hadronization Hadronization at
at RHIC Using the Balance RHIC Using the Balance
Function and STAR Function and STAR - Marguerite
Belt Tonjes, Gary Westfall, A.M. Vander Molen,
the STAR Collaboration Narrowing of the Balance
Function with Centrality in AuAu Collisions at
sqrt(s) 130 GeV, January 2003 (not published yet)
15
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Rozklady PT
Transverse Momentum Spectra of Identified Hadrons
in sqrt(s) 130 GeV Au-Au Collisions - J.
Burward-Hoy PHENIX
16
Porównanie wyników eksperymentalnych z Hijingiem
Temperatura efektywna zródla
Transverse Momentum Spectra of Identified Hadrons
in sqrt(s) 130 GeV Au-Au Collisions - J.
Burward-Hoy PHENIX
17
Próbne wyniki uzyskane przez AM i PL
Eliptic flow
18
Próbne wyniki uzyskane przez AM i PL
Krotnosci pionów z róznych zródel (1)
19
Próbne wyniki uzyskane przez AM i PL
Krotnosci pionów z róznych zródel (2)
20
Próbne wyniki uzyskane przez AM i PL
Rozklady rapidity
21
Próbne wyniki uzyskane przez AM i PL
Rozklady pedów poprzecznych
22
Bibliografia

• HIJING 1.0 A Monte Carlo Program for Parton and
  Particle Production in High Energy Hadronic and
  Nuclear Collisions - Wang Xin Nian Gyulassy, M
• Multiplicity Distribution and Spectra of
  Negatively Charged Hadrons in AuAu Collisions at
  sqrt(s)130GeV, PRL, vol.87, 11, 10/09/2001
• Elliptic Flow in Au 1 Au Collisions at sqrt(sNN)
  130 GeV STAR Collaboration, PRL, vol.86, 3,
  15/01/2001
• The gluon plasma at RHIC/ Molnar D.,
  hep-ph/0111401, 29/11/2001
• Elliptic flow from an on-shell parton cascade -
  D. Molnar and M. Gyulassy
• Transverse Momentum Spectra of Identified
  Hadrons in sqrt(s) 130 GeV Au-Au Collisions -
  J. Burward-Hoy PHENIX
• Clocking Clocking Hadronization Hadronization at
  at RHIC Using the Balance RHIC Using the Balance
  Function and STAR Function and STAR - Marguerite
  Belt Tonjes, Gary Westfall, A.M. Vander Molen,
  the STAR Collaboration
• Narrowing of the Balance Function with
  Centrality in AuAu Collisions at sqrt(s) 130
  GeV, January 2003 (not published yet)

23
Podstawowe cechy modelu Hijing
Wyliczanie przekrojów czynnych (1)
Przekrój na hard parton scatterings
Sumowanie przeprowadzone jest po wszystkich
rodzajach czastek y1 i y2 rapidity
rozproszonych partonów X1 i x2 czesci pedów
unoszone przez poczatkowe partony K?2 poprawka
wyzszego rzedu fa(x,Q2) funkcja struktury
Dukea-Owensa Po scalkowaniu (przy okresleniu
limitu na PT ?2 GeV/c) oraz przyjeciu, ze srednia
liczba zderzen partonowych typu semi-hard
wynosi ?jetTN(b) (TN(b) to partonowa funkcja
przekrywania miedzy dwoma nukleonami) mozna
otrzymac prawdopodobienstwo produkcji
wielokrotnych minijetów
Natomiast dla procesów elastycznych
24
Podstawowe cechy modelu Hijing
Wyliczanie przekrojów czynnych (2)
Po zdefiniowaniu funkcji eikonalu mozliwe jest
wyprowadzenie elastycznych, nieelastycznych i
calkowitych przekrojów czynnych dla zderzen
nukleon-nukleon
Funkcja eikonalu moze byc zapisana jako
gdzie ? b/b0(s)