核心概念
本文介紹了位於 RHIC 的 sPHENIX 探測器在 2023 年和 2024 年運行期間,於探測器調試階段取得的首批重要成果,包含 Au+Au 對撞和 p+p 對撞的初步分析結果,展現了 sPHENIX 在實現其噴流物理研究計劃方面的能力。
摘要
sPHENIX 探測器首批成果概述
本文介紹了位於布魯克海文國家實驗室 (BNL) 相對論重離子對撞機 (RHIC) 上運行的全新實驗 sPHENIX 的首批成果。sPHENIX 探測器於 2023 年 RHIC 運行期間完成調試並首次取得 Au + Au 對撞數據。該實驗提供了利用噴流和重味可觀測量研究強相互作用夸克膠子等離子體的最先進能力。sPHENIX 的目標是了解等離子體的微觀結構,並揭示其強相互作用性質是如何從量子色動力學描述的夸克和膠子之間的潛在相互作用中產生的。
首批成果包含兩部分
- RHIC 2023 運行期間 Au+Au 對撞: 利用 EmCal、IHCal、OHCal 和 MBD 探測器,測量了 π0 v2 和 dET/dη。
- π0 v2:結果顯示,在所研究的整個中心度範圍內,sPHENIX 的測量結果與 PHENIX 的測量結果非常吻合。
- dET/dη:結果顯示,sPHENIX 的結果在所有中心度區間都高於 PHENIX 的結果,但在 30-60% 的中等中心度區間內在誤差範圍內一致;sPHENIX 的結果在 0-10% 的中心度範圍內高於 STAR 的結果,但在其他中心度區間內一致。
- RHIC 2024 運行期間 p+p 對撞: 利用 TPC 探測器,首次觀察到 K0S 和 Λ0 的訊號峰。
sPHENIX 探測器介紹
sPHENIX 探測器是一個圓柱形譜儀,覆蓋 |η|≤1.1 和全方位角。它使用以前的 1.4 特斯拉 BaBar 超導螺線管磁鐵來容納一個內部跟踪系統,然後是電磁和強子量能器。sPHENIX 子探測器如下:
- 跟踪系統: 徑向由內向外依次由三個組件組成:
- MAPS 頂點探測器 (MVTX)
- 矽條中間跟踪器 (INTT)
- 時間投影室 (TPC)
- 時間投影外跟踪器 (TPOT)
- 電磁量能器 (EmCal)
- 強子量能器 (HCal): 由內強子量能器 (IHCal) 和外強子量能器 (OHCal) 組成。
- 全局探測器: 由以下元素組成:
- 最小偏置觸發探測器 (MBD)
- sPHENIX 事件平面探測器 (sEPD)
- 零度量能器 (ZDC)
總結
sPHENIX 測量了 RHIC 2023 運行期間探測器調試階段獲得的 √sNN = 200 GeV 下 Au + Au 對撞中的 π0 v2 和 dET/dη。這些結果是利用量能器系統測量的,包括強子量能器,這是 RHIC 首次將其用於此類可觀測量。結果顯示為 η 的函數,涵蓋了很大的中心度範圍,並與之前的 PHENIX 和 STAR 結果進行了比較,證明了對 sPHENIX 量能器響應的良好理解,並為實現 RHIC 的 sPHENIX 噴流和重味物理計劃奠定了基礎。
統計資料
sPHENIX 的 EmCal 僅在 -0.9 < η < 1.1 的區域讀出電子設備。
EmCal 的絕對能量標度是通過將數據中 π0 介子峰的 η 依賴校準到與模擬中相同的位置來建立的。
IHCal 和 OHCal 絕對電磁能量標度校準是利用 2024 年初數據中宇宙射線μ子的最小電離粒子能量沉積來執行的。
sPHENIX 的結果在所有中心度區間都高於 PHENIX 的結果,但在 30-60% 的中等中心度區間內在誤差範圍內一致。
sPHENIX 的結果在 0-10% 的中心度範圍內高於 STAR 的結果,但在其他中心度區間內一致。