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Results are presented on event-by-event electric charge fluctuations in central Pb+Pb collisions at 20, 30, 40, 80 and 158 AGeV. The observed fluctuations are close to those expected for a gas of pions correlated by global charge conservation only. These fluctuations are considerably larger than those calculated for an ideal gas of deconfined quarks and gluons. The present measurements do not necessarily exclude reduced fluctuations from a quark-gluon plasma because these might be masked by contributions from resonance decays.
The Monte Carlo parton string model for multiparticle production in hadron-hadron, hadron-nucleus, and nucleus-nucleus collisions at high energies is described. An adequate choice of the parameters in the model gives the possibility of recovering the main results of the dual parton model, with the advantage of treating both hadron and nuclear interactions on the same footing, reducing them to interactions between partons. Also the possibility of considering both soft and hard parton interactions is introduced.
We introduce a transport approach which combines partonic and hadronic degrees of freedom on an equal footing and discuss the resulting reaction dynamics. The initial parton dynamics is modeled in the framework of the parton cascade model, hadronization is performed via a cluster hadronization model and configuration space coalescence, and the hadronic phase is described by a microscopic hadronic transport approach. The resulting reaction dynamics indicates a strong influence of hadronic rescattering on the space-time pattern of hadronic freeze-out and on the shape of transverse mass spectra. Freeze-out times and transverse radii increase by factors of 2 3 depending on the hadron species.
The microscopic phasespace approach URQMD is used to investigate the stopping power and particle production in heavy systems at SPS and RHIC energies. We find no gap in the baryon rapidity distribution even at RHIC. For CERN energies URQMD shows a pile up of baryons and a supression of multi-nucleon clusters at midrapidity.
Charmonium production and suppression in heavy-ion collisions at relativistic energies is investigated within di erent models, i.e. the comover absorption model, the threshold suppression model, the statistical coalescence model and the HSD transport approach. In HSD the charmonium dissociation cross sections with mesons are described by a simple phase-space parametrization including an e ective coupling strength |Mi|2 for the charmonium states i =Xc,J/psi, psi'. This allows to include the backward channels for charmonium reproduction by DD channels which are missed in the comover absorption and threshold suppression model employing detailed balance without introducing any new parameters. It is found that all approaches yield a reasonable description of J/psi suppression in S+U and Pb+Pb collisions at SPS energies. However, they di er significantly in the psi'/J/psi ratio versus centrality at SPS and especially at RHIC energies. These pronounced differences can be exploited in future measurements at RHIC to distinguish the hadronic rescattering scenarios from quark coalescence close to the QGP phase boundary.
The rapidity distribution of thermal photons produced in Pb+Pb collisions at CERN-SPS energies is calculated within scaling and three- fluid hydrodynamics. It is shown that these scenarios lead to very different rapidity spectra. A measurement of the rapidity dependence of photon radiation can give cleaner insight into the reaction dynamics than pion spectra, especially into the rapidity dependence of the temperature.
Hadron and hadron cluster production in a hydrodynamical model including particle evaporation
(1997)
We discuss the evolution of the mixed phase at RHIC and SPS within boostinvariant hydrodynamics. In addition to the hydrodynamical expansion, we also consider evaporation of particles o the surface of the fluid. The back-reaction of this evaporation process on the dynamics of the fluid shortens the lifetime of the mixed phase. In our model this lifetime of the mixed phase is d 12 fm/c in Au + Au at RHIC and d 6.5 fm/c in Pb + Pb at SPS, even in the limit of vanishing transverse expansion velocity. Strong separation of strangeness occurs, especially in events (or at rapidities) with relatively high initial net baryon and strangeness number, enhancing the multiplicity of MEMOs (multiply strange nuclear clusters). If antiquarks and antibaryons reach saturation in the course of the pure QGP or mixed phase, we find that at RHIC the ratio of antideuterons to deuterons may exceed 0.3 and even 4He/4He > 0.1. In S + Au at SPS we find only N/N H 0.1. Due to fluctuations, at RHIC even negative baryon number at midrapidity is possible in individual events, so that the antibaryon and antibaryon-cluster yields exceed those of the corresponding baryons and clusters.
The stopping behaviour of baryons in massive heavy ion collisions ( s k 10AGeV) is investigated within di erent microscopic models. At SPS-energies the predictions range from full stopping to virtually total transparency. Experimental data are indicating strong stopping. The initial baryo-chemical potentials and temperatures at collider energies and their impact on the formation probability of strange baryon clusters and strangelets are discussed.
The transverse momentum distribution of prompt photons coming from the very early phase of ultrarelativistic heavy ion collisions for the RHIC and LHC energies is calculated by means of perturbative QCD. We calculate the single photon cross section (A + B -> gamma + X) by taking into account the partonic sub processes q + q -> gamma + g and q + g -> gamma + q as well as the Bremsstrahlung corrections to those processes. We choose a lower momentum cut-off k0 = 2 GeV separating the soft physics from perturbative QCD. We compare the results for those primary collisions with the photons produced in reactions of the thermalized secondary particles, which are calculated within scaling hydrodynamics. The QCD processes are taken in leading order. Nuclear shadowing corrections, which alter the involved nuclear structure functions are explicitly taken into account and compared to unshadowed results. Employing the GRV parton distribution parametrizations we find that at RHIC prompt QCD-photons dominate over the thermal radiation down to transverse momenta kT ≈ 2 GeV. At LHC, however, thermal radiation from the QGP dominates for photon transverse momenta kT ≤ 5 GeV, if nuclear shadowing effects on prompt photon production are taken into account.
Der Urknall vor ungefähr 13.8 Milliarden Jahren markiert die Entstehung des Universums. Die gesamte Energie und Materie war in einem Punkt konzentriert und expandiert seitdem kontinuierlich. Wenige Sekundenbruchteile nach dem Urknall war die Temperatur und Dichte dieser Materie extrem hoch und die erschaffenen Elementarteilchen, speziell Quarks und Gluonen, durchliefen einen Zustand den man als Quark-Gluon-Plasma (QGP) bezeichnet und innerhalb dessen die starke Wechselwirkung dominiert. Innerhalb dieses Plasmas können Quarks und Gluonen, welche sonst in Hadronen gebunden sind, sich frei bewegen. Die direkte Beobachtung des frühzeitlichen QGPs ist mit heutigen Mitteln nicht möglich. Allerdings ist es möglich die Dynamik und Kinematik innerhalb eines künstlich erzeugten QGPs zu erforschen und damit Rückschlüsse auf die Vorgänge während des Urknalls zu machen.
Um künstliche QGPs unter kontrollierten Bedingungen zu erzeugen, werden heutzutage ultrarelativistische Schwerionen zur Kollision gebracht. Der stärkste je gebaute Schwerionenbeschleuniger LHC befindet sich am Kernforschungzentrum CERN in der Nähe von Genf. Das ALICE Experiment, als eines der vier großen Experimente am LHC, wurde speziell gebaut um das QGP näher zu untersuchen. Vollständig ionisierte Bleikerne werden mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in den Experimenten zur Kollision gebracht. Die deponierte Energie lässt die Temperatur der Quarks und Gluonen innerhalb der kollidierenden Nukleonen ansteigen bis eine kritische Temperatur überschritten wird und ein Phasenübergang in das QGP erfolgt. Im Laufe der Kollision kühlt das Medium ab und gelangt unter die kritische Temperatur. Nun werden aus den ehemals freien Quarks Hadronen gebildet. Diese Hadronen oder Zerfallsprodukte dieser Hadronen können daraufhin in die Detektoren des Experiments fliegen und werden dann dort gemessen.
Es gibt mehrere mögliche Observablen des QGP, die messbar mit dem ALICE Experiment sind. Die Observablen, die in dieser Arbeit detailliert untersucht werden, sind die invariante Masse und der Paartransversalimpuls eines Dielektrons. Ein Dielektron besteht aus einem Elektron und einem Positron, welche miteinander korreliert sind. Dielektronen sind ideale Sonden zur Vermessung des QGPs. Sie werden durch verschiedene Prozesse während allen Kollisionsphasen produziert, wie beispielsweise bei den initialen, harten Stößen der kollidierenden Nukleonen oder durch den elektromagnetischen Zerfall verschiedener Hadronen wie π0 und J/ψ. Zusätzlich strahlt das QGP Dielektronen abhängig von seiner Temperatur ab. Theoretisch erlaubt dies die direkte Temperaturmessung des QGPs. Ein weiterer Vorteil der Dielektronenmessung gegenüber der Messung von Hadronen liegt darin, dass Elektronen und Positronen keine Farbladungen tragen und somit auch nicht mit der dominierenden starken Wechselwirkung innerhalb des QGPs interagieren und somit unbeeinflusst Informationen über seine Dynamik liefern können.
In dieser vorliegenden Arbeit werden Dielektronenspektren als Funktion der invarianten Masse und des Paartransversalimpulses in Blei-Blei-Kollisionen mit einer Schwerpunktsenergie von √sNN = 5.02 TeV gemessen. Das erste Mal in Schwerionenkollisionen konnte an einem der großen LHC Experimente der minimale Transversalimpuls der gemessenen Elektronen und Positronen auf peT > 0.2 GeV/c minimiert werden. Dies gibt im Vergleich zu der publizierten Messung mit peT > 0.4 GeV/c die Möglichkeit auch sogenannte weiche Prozesse zu messen, erhöht aber auch den Komplexit ätsgrad der Messung durch massiv gesteigerten Untergrund. Zusätzlich ist die Messung zentralitäsabhängig durchgeführt. Zentralität ist ein Maß für den Abstand der beiden Bleikerne zum Zeitpunkt der Kollision. Je zentraler eine Kollision, desto größer ist die deponierte Energie und desto größer und heißer ist das erzeugte QGP und die daraus resultierenden Effekte.
Die gemessenen Dielektronenverteilungen werden mit dem erwarteten Beiträgen aus hadronischen Zerfällen verglichen. Die Messung ergibt, dass der Beitrag aus semileptonischen Zerfällen von Charmquarks gemessen im Vakuum, welcher mit der Anzahl der binären Nukleon-Nukleon-Kollisionen in Blei-Blei-Ereignissen hochskaliert ist, nicht das Dielektronenspektrum beschreibt. Eine Modifizierung des Beitrag gemäß des unabhängig gemessenen nuklearen Modifikationsfaktors für einzelne Elektronen aus Charm- und Beautyquarks verbessert die Beschreibung des Dielektronenspektrums. Zusätzlich wurde der Beitrag virtueller direkter Photonen abgeschätzt. Die gemessenen Werte sind vergleichbar mit vorangegangenen Messungen bei einer niedrigeren Schwerpunktsenergie. Ebenso ist es möglich in periphären Kollisionen einen Beitrag durch eine Quelle zu vermessen, die Dielektronen bei niedrigem Transversalimpuls pT,ee < 0.15 GeV/c aussendet.