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Heavy flavour decay muon production at forward rapidity in proton–proton collisions at √s=7 TeV
(2012)
The production of muons from heavy flavour decays is measured at forward rapidity in proton–proton collisions at √s=7 TeV collected with the ALICE experiment at the LHC. The analysis is carried out on a data sample corresponding to an integrated luminosity Lint=16.5 nb−1. The transverse momentum and rapidity differential production cross sections of muons from heavy flavour decays are measured in the rapidity range 2.5<y<4, over the transverse momentum range 2<pt<12 GeV/c. The results are compared to predictions based on perturbative QCD calculations.
The inclusive transverse momentum (pT) distributions of primary charged particles are measured in the pseudo-rapidity range |η|<0.8 as a function of event centrality in Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV with ALICE at the LHC. The data are presented in the pT range 0.15<pT<50 GeV/c for nine centrality intervals from 70–80% to 0–5%. The results in Pb–Pb are presented in terms of the nuclear modification factor RAA using a pp reference spectrum measured at the same collision energy. We observe that the suppression of high-pT particles strongly depends on event centrality. The yield is most suppressed in central collisions (0–5%) with RAA≈0.13 at pT=6–7 GeV/c. Above pT=7 GeV/c, there is a significant rise in the nuclear modification factor, which reaches RAA≈0.4 for pT>30 GeV/c. In peripheral collisions (70–80%), only moderate suppression (RAA=0.6–0.7) and a weak pT dependence is observed. The measured nuclear modification factors are compared to other measurements and model calculations.
Harmonic decomposition of two particle angular correlations in Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV
(2012)
Angular correlations between unidentified charged trigger (t) and associated (a) particles are measured by the ALICE experiment in Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV for transverse momenta 0.25<pTt,a<15 GeV/c, where pTt>pTa. The shapes of the pair correlation distributions are studied in a variety of collision centrality classes between 0 and 50% of the total hadronic cross section for particles in the pseudorapidity interval |η|<1.0. Distributions in relative azimuth Δϕ≡ϕt−ϕa are analyzed for |Δη|≡|ηt−ηa|>0.8, and are referred to as “long-range correlations”. Fourier components VnΔ≡〈cos(nΔϕ)〉 are extracted from the long-range azimuthal correlation functions. If particle pairs are correlated to one another through their individual correlation to a common symmetry plane, then the pair anisotropy VnΔ(pTt,pTa) is fully described in terms of single-particle anisotropies vn(pT) as VnΔ(pTt,pTa)=vn(pTt)vn(pTa). This expectation is tested for 1⩽n⩽5 by applying a global fit of all VnΔ(pTt,pTa) to obtain the best values vn{GF}(pT). It is found that for 2⩽n⩽5, the fit agrees well with data up to pTa∼3–4 GeV/c, with a trend of increasing deviation as pTt and pTa are increased or as collisions become more peripheral. This suggests that no pair correlation harmonic can be described over the full 0.25<pT<15 GeV/c range using a single vn(pT) curve; such a description is however approximately possible for 2⩽n⩽5 when pTa<4 GeV/c. For the n=1 harmonic, however, a single v1(pT) curve is not obtained even within the reduced range pTa<4 GeV/c.
The ALICE Collaboration reports the measurement of the relative J/ψ yield as a function of charged particle pseudorapidity density dNch/dη in pp collisions at √s=7 TeV at the LHC. J/ψ particles are detected for pt>0, in the rapidity interval |y|<0.9 via decay into e+e−, and in the interval 2.5<y<4.0 via decay into μ+μ− pairs. An approximately linear increase of the J/ψ yields normalized to their event average (dNJ/ψ/dy)/〈dNJ/ψ/dy〉 with (dNch/dη)/〈dNch/dη〉 is observed in both rapidity ranges, where dNch/dη is measured within |η|<1 and pt>0. In the highest multiplicity interval with 〈dNch/dη(bin)〉=24.1, corresponding to four times the minimum bias multiplicity density, an enhancement relative to the minimum bias J/ψ yield by a factor of about 5 at 2.5<y<4 (8 at |y|<0.9) is observed.
A measurement of the multi-strange Ξ− and Ω− baryons and their antiparticles by the ALICE experiment at the CERN Large Hadron Collider (LHC) is presented for inelastic proton–proton collisions at a centre-of-mass energy of 7 TeV. The transverse momentum (pT) distributions were studied at mid-rapidity (|y|<0.5) in the range of 0.6<pT<8.5 GeV/c for Ξ− and Ξ¯+ baryons, and in the range of 0.8<pT<5 GeV/c for Ω− and Ω¯+. Baryons and antibaryons were measured as separate particles and we find that the baryon to antibaryon ratio of both particle species is consistent with unity over the entire range of the measurement. The statistical precision of the current data has allowed us to measure a difference between the mean pT of Ξ− (Ξ¯+) and Ω− (Ω¯+). Particle yields, mean pT, and the spectra in the intermediate pT range are not well described by the PYTHIA Perugia 2011 tune Monte Carlo event generator, which has been tuned to reproduce the early LHC data. The discrepancy is largest for Ω− (Ω¯+). This PYTHIA tune approaches the pT spectra of Ξ− and Ξ¯+ baryons below pT<0.85 GeV/c and describes the Ξ− and Ξ¯+ spectra above pT>6.0 GeV/c. We also illustrate the difference between the experimental data and model by comparing the corresponding ratios of (Ω−+Ω¯+)/(Ξ−+Ξ¯+) as a function of transverse mass.
The ALICE Zero Degree Calorimeter system (ZDC) is composed of two identical sets of calorimeters, placed at opposite sides with respect to the interaction point, 114 meters away from it, complemented by two small forward electromagnetic calorimeters (ZEM). Each set of detectors consists of a neutron (ZN) and a proton (ZP) ZDC. They are placed at zero degrees with respect to the LHC axis and allow to detect particles emitted close to beam direction, in particular neutrons and protons emerging from hadronic heavy-ion collisions (spectator nucleons) and those emitted from electromagnetic processes. For neutrons emitted by these two processes, the ZN calorimeters have nearly 100% acceptance.
During the √sNN = 2.76 TeV Pb-Pb data-taking, the ALICE Collaboration studied forward neutron emission with a dedicated trigger, requiring a minimum energy deposition in at least one of the two ZN. By exploiting also the information of the two ZEM calorimeters it has been possible to separate the contributions of electromagnetic and hadronic processes and to study single neutron vs. multiple neutron emission.
The measured cross sections of single and mutual electromagnetic dissociation of Pb nuclei at √sNN = 2.76 TeV, with neutron emission, are σsingle EMD = 187:4 ± 0.2 (stat.)−11.2+13.2 (syst.) b and σmutual EMD = 5.7 ± 0.1 (stat.) ±0.4 (syst.) b, respectively [1]. This is the first measurement of electromagnetic dissociation of 208Pb nuclei at the LHC energies, allowing a test of electromagnetic dissociation theory in a new energy regime. The experimental results are compared to the predictions from a relativistic electromagnetic dissociation model.
The ALICE Collaboration has made the first measurement at the LHC of J/ψ photoproduction in ultra-peripheral Pb–Pb collisions at sNN=2.76 TeV. The J/ψ is identified via its dimuon decay in the forward rapidity region with the muon spectrometer for events where the hadronic activity is required to be minimal. The analysis is based on an event sample corresponding to an integrated luminosity of about 55 μb−1. The cross section for coherent J/ψ production in the rapidity interval −3.6<y<−2.6 is measured to be dσJ/ψcoh/dy=1.00±0.18(stat)−0.26+0.24(syst) mb. The result is compared to theoretical models for coherent J/ψ production and found to be in good agreement with those models which include nuclear gluon shadowing.
Eine überlebenswichtige Eigenschaft von Mensch und Tier ist es, sich bei Gefahr durch eine Schreckreaktion in Sicherheit zu bringen. Doch woran erkennt ein Organismus, in welcher Situation es „sinnvoll“ wäre, sich zu erschrecken und welche Eigenschaften sensorischer Stimuli tragen zu dem Gefahreneindruck bei? Bei plötzlich eintretenden, lauten auditorischen Reizen kann es zur Auslösung der akustischen Schreckreaktion kommen. Dies führt bei Menschen, aber auch bei kleineren Säugetieren zu einer reflexartigen Kontraktion der Nacken-, Gesichts- und Skelettmuskulatur. Die Erforschung der akustisch evozierten Schreckreaktion (ASR) dient dem besseren Verständnis der neurobiologischen Grundlagen sensorischer Verarbeitung. Modulationen der ASR mithilfe von Präpulsen (Präpulsinhibition) ermöglichen Einblicke in die Funktion der Kochlea, des Hörnervs, der Hirnstammstrukturen und anderer beteiligter Gehirnregionen.
In dieser Arbeit wurden kurzzeitige Änderungen von Frequenz oder Intensität des akustischen Hintergrundes als neuartige Präpulse untersucht. Die Bedeutung verschiedener Reizparameter dieser Präpulse wurde in der vorliegenden Arbeit zum ersten Mal systematisch erforscht. Um zu prüfen, welche Präpulsstimulationen eine Inhibition der ASR auslösen können, wurde eine Reihe von Parametern umfassend getestet. In einem weiteren Schritt wurde analysiert, ob es mithilfe von gezielten Änderungen von Frequenz oder Intensität möglich sein könnte, Unterscheidungsschwellen, oder gar Hörschwellen von Versuchstieren zu bestimmen.
Die Experimente zur Modulation der ASR wurden mit weiblichen Sprague Dawley-Ratten durchgeführt. Dabei wurde eine Vielzahl von Verhaltensparadigmen untersucht. Dazu zählten Präpulse mit unterschiedlichem Frequenzgehalt und variabler Dauer. Zusätzlich wurden neuartige Paradigmen etabliert, um die Fähigkeit zur Frequenz- und Intensitätsdiskriminierung zu untersuchen. Hierbei wurde der Frequenzgehalt oder die Intensität einer kontinuierlichen Hintergrundstimulation verändert, um eine Präpulswirkung zu erzeugen. Um die Möglichkeiten der Bestimmung von Hörschwellen mittels der Präpulsinhibition (PPI) zu ergründen, wurde die Intensität von Präpulsen systematisch verändert. Die so generierten Schwellenwerte wurden durch die Messung früher akustisch evozierter Hirnstammpotenziale verifiziert. Schließlich sollten, unter Zuhilfenahme der Signaldetektionstheorie, aus den erhobenen Daten diverse Schwellen bestimmt werden: Für die Intensitätsänderungen der Präpulse in Stille wurden Hörschwellen bestimmt, während bei Änderungen der Frequenz und Intensität Unterscheidungsschwellen bestimmt werden sollten.
Mit steigender Größe eines Frequenzsprungs in einer kontinuierlichen Hintergrundstimulation war eine stärkere Inhibition der ASR feststellbar; ein Effekt, der stark von der Hintergrundfrequenz abhängig war. Bei einer Stimulation mit 8 kHz konnten signifikant höhere Inhibitionswerte erzielt werden als mit 16 kHz. Bei der Untersuchung des Zeitablaufs der Stimulation ergab sich, dass eine abgesetzte Stimulation mit einer Abweichung von 80 ms Dauer bis 50 ms vor dem Schreckreiz für die höchsten Inhibitionen sorgte.
Die durch eine Intensitätsänderung einer kontinuierlichen Hintergrundstimulation ausgelöste PPI hing primär von der Größe und Richtung des Intensitätssprungs ab. Mit zunehmender Sprunggröße stiegen die Inhibitionswerte an. Eine Erhöhung der Hintergrundintensität um 10 dB hatte einen signifikanten Einfluss auf die Inhibitionswerte. Auch hier zeigte sich eine höhere Sensitivität in Form von höheren Inhibitionen für Stimuli mit einer Hintergrundfrequenz von 8 kHz als für alle anderen getesteten Hintergrundfrequenzen.
Die Bestimmung von Hörschwellen mittels intensitätsabhängiger PPI wies im Vergleich mit den elektrophysiologisch bestimmten Hörschwellen ein heterogenes Bild mit starken individuellen Schwankungen auf: Bei etwa der Hälfte der Tiere waren die Hörschwellen beider Messungen sehr vergleichbar, bei den übrigen Tieren konnten mittels PPI für eine oder mehrere Frequenzen keine aussagekräftigen Hörschwellen erzielt werden. Die elektrophysiologisch bestimmten Hörschwellen waren am sensitivsten, während PPI-Stimulationen signifikant höher waren. Außerdem bewirkten PPI-Stimulationen mit Reintönen signifikant sensitivere Hörschwellen im Vergleich zu einem Schmalbandrauschen.
Für die Bestimmung der Unterscheidungsschwellen von Frequenzänderungen konnte beobachtet werden, dass die Tiere auf Frequenzsprünge hin zu niedrigeren Frequenzen signifikant sensibler reagierten, als hin zu Aufwärtssprüngen (-1.2 bzw. +4.5%). Bei der Intensitätsunterscheidung hingegen konnte beobachtet werden, dass die Tiere signifikant sensitiver auf Intensitätserhöhungen als auf Erniedrigungen reagierten (-5.9 bzw. +2.7 dB).
Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass die PPI zur Bestimmung von absoluten Hörschwellen starken Schwankungen unterlag, sodass diese Methode nur eingeschränkt als Alternative zu operanter Konditionierung oder elektrophysiologischen Ableitungen in Frage kommt. Des Weiteren erzeugten bereits kleine Änderungen des Frequenzgehalts oder der Intensität einer Hintergrundstimulation eine robuste PPI. Somit können reflexbasierte Messungen mit überschwelligen Stimuli genutzt werden, um Unterscheidungsschwellen in Versuchstieren zu bestimmen. Diese Herangehensweise stellt also eine vielversprechende Methode dar, um Hörstörungen zu untersuchen, die nach einem Schalltrauma auftreten können. In einem nächsten Schritt könnte sie zur weiteren Charakterisierung von verstecktem Hörverlust beitragen.