Изучение адронно-струйных корреляция в процессах с высокой множественностью в рр столкновениях при энергии 13 ТэВ в системе центра масс
Кварк-глюонная плазма представляет собой экзотическое состояние сильно взаимодействующей материи, образующиеся в столкновениях тяжелых заряженных ионов. Создаваемая в лабораторных условиях кварк-глюонная плазма является чрезвычайно нестабильным состоянием, и может изучаться только с использованием косвенных методов. Недавно признаки образования кварк-глюонной плазмы были обнаружены в р+р столкновениях. Для дополнительной проверки данного факта было предложено исследовать эффект гашение струй, возникающий из-за взаимодействия струй со средой кварк-глюонной плазмы.
Введение 12
1 Введение в основы квантовой хромодинамики 15
1.1 Кварковая модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 Лагранжиан КХД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3 Бегущая константа связи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4 Конфайнмент цвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5 Псевдобыстрота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6 Фазовая диаграмма КХД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.7 Коллективный поток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 Струи 27
2.1 Концепция струй . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2 Реконструкция струй . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Классификация алгоритмов реконструкции струй . . . . . . . . 29
2.3.1 Конусные алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 Последовательно-рекомбинационные алгоритмы . . . . . 31
2.4 FastJet С++ пакет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5 Гашение струй . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.6 Вычитание фона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.7 Корреляции в системе адрон-струя . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3 ALICE эксперимент 39
3.1 Центральные детекторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.1.1 Внутренняя трековая система . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.1.2 Время-проекционная камера . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2 Forward-детектор: триггерный V0 детекторы . . . . . . . . . . . 41
3.3 Мюонное плечо . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.4 Реконструкция струй на ALICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4 Измерения акропланарности в системе адрон-струя в MB и
√
HM столкновениях p+p при энергии = 13 ТэВ 44
5 Симуляции событий PYTHIA 8 48
5.1 Настройки PYTHIA 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2 Обработка PYTHIA событий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3 V0 распределение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.4 Полуинклюзивное T распределение струй отдачи . . . . . . . . 54
5.5 ∆recoil (∆ ) распределение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.5.1 Центральная часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.5.2 Широкий диапазон псевдобыстроты . . . . . . . . . . . . 58
5.6 T -баланс струй . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.7 Распределение псевдобыстроты струй . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.8 Количество струй отдачи с высоким T . . . . . . . . . . . . . . 62
5.8.1 Центральная часть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.8.2 Широкий диапазон псевдобыстроты . . . . . . . . . . . . 64
Заключение 65
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсо-
сбережение 69
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведе-
ния исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсо-
сбережения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
6.1.1 SWOT–анализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6.2 Планирование научно-исследовательских работ . . . . . . . . . . 72
6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования . . . . 72
6.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разра-
ботка графика проведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.3 Бюджет научно-технического исследования . . . . . . . . . . . . 76
6.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического иссле-
дования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.3.2 Расчет амортизации специального оборудования . . . . . 76
6.3.3 Основная и дополнительная заработная плата исполни-
телей темы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчис-
ления) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.3.5 Накладные расходы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
6.3.6 Бюджетная стоимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
6.4 Заключение по разделу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7 Социальная ответственность 82
7.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства . . . 82
7.2 Характеристика вредных и опасных факторов, имеющих место
в рабочем помещении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
7.3 Вредные факторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
7.3.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении . . 83
7.3.2 Мероприятия по выполнению норм естественного и ис-
кусственного освещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.3.3 Мероприятия по борьбе с производственным шумом . . . 86
7.3.4 Воздействие электромагнитного излучения . . . . . . . . 87
7.3.5 Психофизиологические нагрузки . . . . . . . . . . . . . . 88
7.4 Опасные факторы – поражение электрическим током . . . . . . 89
7.5 Экологическая безопасность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.6 Чрезвычайная ситуация – пожар на рабочем месте . . . . . . . . 92
7.7 Выводы по разделу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Список литературы 94
Приложение А 104
В экстремальных условиях ядерная материя испытывает фазовый пере-
ход в кварк-глюонную плазму (КГП), в которой кварки и глюоны асимптоти-
чески свободные. Для изучения КГП в лабораторных условиях используют-
ся ультрарелятивистские столкновения тяжелых ионов, которые позволяют
достичь больших плотностей энергии и температур в конечном объеме. По
мере расширения и охлаждения зоны столкновения происходит объединение
кварков и глюонов, приводящее к появлению множества адронов, которые в
дальнейшем взаимодействуют друг с другом, пока не будет достигнута ста-
дия кинетической заморозки [1]. Когда рожденные в результате столкно-
вения частицы достигают детекторов, КГП больше не существует, поэтому
её свойства можно исследовать, используя только косвенные методы. Среди
различных экспериментальных наблюдаемых, изучаемых в этом контексте,
две из них, как полагают, непосредственно связаны с образованием КГП в
столкновениях тяжелых ионов: азимутальная анизотропия частиц в конеч-
ном состоянии [2] и феномен гашения струи [3]. Первая наблюдаемая связана
с временной эволюцией исходной пространственной анизотропии зоны столк-
новения, что приводит к азимутальной анизотропии образующихся частиц.
Расчеты в рамках гидродинамических моделей показывают, что КГП ведет
себя практически как идеальная жидкость с малым отношением сдвиговой
вязкости к энтропии [4].
Феномен гашения струи проявляется в значительном уменьшении энер-
гии адронов и струй с высоким поперечным импульсом T в результате про-
хождения через среду КГП. Их выход, измеренный в столкновениях тяжелых
ионов, подавляется по сравнению с выходом, который можно ожидать от су-
перпозиции соответствующего числа независимых p+p столкновений.
В последнее время признаки коллективного потока наблюдаются и в ма-
лых системах, таких как p+Pb [5] и p+p. Таким образом, естественно задать
вопрос, является ли это доказательством образования КГП в небольших си-
стемах, и следует ли также ожидать эффект гашения струй.
В период с 2016 по 2018 года эксперимент ALICE на БАК в ЦЕРНе со-
брал большую статистику p+p столкновений при энергии в системе центра
√
масс = 13 ТэВ. Данные были собраны с помощью триггера событий с
высокой множественностью (high-multiplicity: HM), а также триггером ми-
нимального смещения (minimum bias: MB). Эти данные были использованы
для изучения акопланарности в системе адрон-струя, вызванной средой. По-
лученные результаты показали заметное подавление взаимной корреляции в
системе адрон-струя для событий HM по отношению к событиям MB [6]. Та-
кое подавление является признаком эффекта гашения струи. Последующие
исследования с использованием генератора событий PYTHIA [7] исключи-
ли возможность того, что наблюдаемое подавление вызвано неэффективной
реконструкцией струй в среде с высокой множественностью частиц. Следо-
вательно, наблюдаемое подавление имеет физическую природу.
Кроме того, акопланарность в системе адрон-струя изучалась в симули-
рованных событиях PYTHIA 8. Было показано, что в симуляциях PYTHIA
качественно проявляется тот же эффект подавления [6]. Этот факт позволяет
предположить, что наблюдаемое подавление не является результатом эффек-
та гашения струй, так как последний не реализован в генераторе PYTHIA.
Однако, поскольку PYTHIA воспроизводит эффект, данный факт можно ис-
пользовать для поиска источника наблюдаемого явления.
Основной целью дипломной работы является исследование топологии
√
струй в столкновениях p+p с энергией в системе центра масс = 13 ТэВ,
с использованием генератора событий PYTHIA. Для достижения этой цели
необходимо:
– изучить основы квантовой хромодинамики и ознакомится с фазовой
диаграммой ядерной материи;
– изучить, что представляют собой струи, как оно восстанавливаются
в эксперименте;
– изучить технику адронно-струйных корреляций;
– изучить, что такое генератор событий PYTHIA 8 и какие возможно-
сти он предоставляет;
– сгенерировать события PYTHIA и исследовать их с помощью техники
адронно-струйных корреляций;
– сделать выводы по полученным результатам.
Диссертация организована следующим образом. В главе 1 дается крат-
кое введение в квантовую хромодинамику (КХД). В этой части описывают-
ся основные свойства КХД, а также фазовая диаграмма сильно взаимодей-
ствующей материи. Далее мы обсудим, как такие экстремальные состояния
материи могут быть исследованы при ультрарелятивистских столкновени-
ях тяжелых ионов. Глава 2 дает базовую концепцию струй, как выполня-
ется реконструкция струй и как эффект гашения модифицирует свойства
струи. Глава 3 содержит краткое описание реконструкции струй в экспери-
менте ALICE и детекторов, которые для этого используются. Глава 4 содер-
жит обзор результатов исследований адронно-струйной акропланарности в
√
реальных столкновениях p+p в = 13 ТэВ. В главе 5 представлен мой ана-
лиз адронно-джетной корреляции в p+p 13 ТэВ событиях, симулированных
в генераторе событий PYTHIA. После, в последней главе подытоживаются
достигнутые результаты.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.3 (248 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
4.8 (373 отзыва)
4.6 (522 отзыва)
5 (428 отзывов)
