Исследование процессов образования странной и мультистранной материи в столкновениях ультрарелятивистких ионов

Project

Project Details

Description



Проект направлен на решение фундаментальной проблемы физики высоких энергий связанной с изучением условий образования кварк-глюонной плазмы в столкновениях релятивистских ионов. Целью исследований является описание свойств странной и мультистранной материи, образующейся в высокоэнергетических столкновениях на Большом адронном коллайдере (БАК) и ускорителе SPS в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Данные исследования позволят получить уникальную информацию о предравновесных процессах, ведущих к образования кварк-глюонной плазмы, в адронных столкновениях при сверхвысоких энергиях.

Конкретные задачи, решаемые в рамках проекта:

1) Анализ экспериментальных данных, полученных на установках ALICE на Большом адронном коллайдере (БАК) и NA61(SHINE) на SPS в ЦЕРН, с целью извлечения сведений о новых свойствах странной и мультистранной материи.

2) Построение теоретических моделей, позволяющий объяснить наблюдаемые свойства странной и мультистранной материи. Сравнение результатов расчетов с экспериментом.

3) Разработка программного обеспечения в оболочках AliROOT и LCG GRID, необходимого как для анализа экспериментальных данных, так и для проведения численных расчетов в разрабатываемых для описания свойства странной и мультистранной материи моделях.

Для анализа экспериментальных данных и теоретического моделирования в проекте предполагается использовать вычислительные ресурсы WLCG-мировой сети GRID (the Worldwide LHC Computing GRID) для Большого адронного коллайдера (БАК) и информационные и вычислительные ресурсы центра коллективного пользования "Вычислительный центр" СПбГУ. Все задачи проекта возникли из многолетней работы, которая ведется на уникальных установках ALICE на БАК и NA61/SHINE на SPS в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Необходимо отметить, что в свою очередь, и эти установки создавались ранее при самом активном участии СПбГУ.

Таким образом, предлагаемый проект является логическим продолжением многолетней работы, которую ведут участники проекта в СПбГУ и в ЦЕРН (Швейцария).

Решение поставленных задач предполагает теоретические исследования, анализ экспериментальных данных и разработку средства анализа данных в вычислительных средах, которые тесно связаны между собой. Поэтому конкретные задачи, которые предполагается решить в течение 3 лет, разбиваются на 3 направления.

I. Теоретические исследования, монте-карло моделирование

2015 г.:

1) Разработка модели фрагментации струн, учитывающей флейворные характеристики образующихся кварк-антикварковых пар и рождение различных сортов частиц, в первую очередь странных мезонов и барионов, включающей в себя эффекты слияния струн и распады резонансов.

2) Моделирование процесса возникновения угловых и быстротных корреляций между адронами в процессе фрагментации кварк-гюонной струны при сверхвысоких энергиях с учетом странности.

3) Разработка многопараметрической мультипомеронной модели для протон-протонных столкновений, включающая рождение частиц с различными массами. Расчет - Nch корреляционных функций при различных энергиях. Сравнение полученных результатов с данными экспериментов и предсказание результатов для экспериментов, которые планируются на ускорителях нового поколения.

4) Результаты MC моделирования выхода странных частиц и корреляций в рр, рА и AA столкновениях с использованием генераторов событий (таких как PYTHIA 8, PHOJET, EPOS, AMPT, HIJING).

2016 г.:

1) Модификация дипольной модели элементарных партонных столкновений для описания поперечного импульса рождающихся частиц. Расчет величины корреляций со странными частинцами, возникающих в процессе фрагментации цветных струн в ультрарелятивистских столкновениях протонов и тяжелых ионов.

2) Разработка новой модели и расчет величины корреляций, возникающих между выходами обычных и странных частиц при сверхвысоких энергиях.

В рамках новой модели будет произведен расчет величины корреляций, возникающих между выходами обычных и странных частиц, в процессе фрагментации цветных струн в ультрарелятивистских столкновениях протонов и тяжелых ионов.

3) Сравнение результатов симуляций, полученных с помощью генератора событий PYTHIA 8, с экспериментальными данными по выходам странных частиц и корреляций в pp столкновениях при энергиях LHC. Изучение роли и совместного влияния различных процессов адрон-адронных взаимодействий в рамках генератора событий PYTHIA 8, таких как мягкие и жесткие подпроцессы, перецепление цвета, множественные взаимодействия партонов, на флуктуации, выходы странных частиц в pp столкновениях при энергии LHC при детальном моделировании с использованием таких переменных как странность

2017 г.:

1) Проект предполагает обширное монтекарловское моделирование и расчет корреляционных наблюдаемых в различных сталкивающихся системах: pp, p-A, AA, в широком диапазоне энергий (от SPS до LHC), сравнение с уже имеющимися и новыми экспериментальными данными, а также прогнозирование новых физических явлений и эффектов, экспериментальная проверка которых будет возможна в будущем.

2) Нахождение в рамках предлагаемой модели угловой и быстротной зависимости двухчастичной корреляционной функции для случая образования странных и мультистранных частиц в адронных и ядерных столкновениях при сверхвысоких энергиях. Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными с коллайдеров RHIC и LHC.

3) Обобщение многопараметрической мультипомеронной модели на случай протон-ядерных и ядро-ядерных столкновений. Расчет в рамках этой новой обобщенной модели зависимостей средней множественности и среднего поперечного импульса от энергии сталкивающихся частиц, а также - Nch корреляционных функций для странных частиц при различных энергиях. Сравнение полученных результатов с данными экспериментов.

II. Анализ экспериментальных данных

II.a Анализ данных эксперимента ALICE

2015 г.

Анализ накопленных в 2010-2013 данных эксперимента ALICE по протон-ядерным (p-Pb) и ядро-ядерным (Pb-Pb) столкновениям с целью расчета коэффициентов корреляций между частицами, содержащими странные кварки. Эта задача требует включения в программный код анализа дополнительной информации с детекторных систем установки ALICE, способных определять сорта частиц (TPC, TOF).

2016 г.

Разработка процедур коррекции коэффициентов корреляций на эффективность установки (с использованием Монте-Карло генераторов HIJING, AMPT и моделирования отклика установки GEANT) и расчет систематических неопределенностей. Подготовка нот анализа, публикаций.

2017 г.

Осуществление по указанным методикам обработки новых данных ALICE, которые будут получены в следующий период работы установки с начала 2015 г. на пучках pp, p-Pb и Pb-Pb с повышенными энергиями.

II.b Анализ данных эксперимента NA61/SHINE

2015 г.

Идентификация странных частиц на эксперименте NA61/SHINE:

1) разработка методик поиска событий со странными частицами;

2) выделение отдельных странных частиц в событии;

3) идентификация заряженных каонов;

4) моделирование и анализ столкновений с выходом странных частиц в генераторе событий EPOS, изучение симулированного отклика установки NA61/SHINE.

2016-2017 гг.

Анализ дальних корреляций по множественности и среднему поперечному импульсу для странных частиц на NA61/SHINE для различных типов сталкивающихся систем.

Рассматриваемые типы систем:

p+p 40, 80, 158 ГэВ/c на нуклон;

Be+Be 40, 80, 150 ГэВ/с на нуклон;

p+Pb 158 ГэВ/с на нуклон.

Для всех видов дальних корреляций и для всех сталкивающихся систем требуется провести следующие процедуры:

1) разработка алгоритма отбора событий, выбор и анализ критериев отбора треков частиц;

2) разработка карты аксептанса;

3) моделирование и анализ столкновений с использованием генераторов событий (EPOS, HIJING);

4) разработка методов расчета центральности;

5) анализ зависимости коэффициента корреляции от центральности столкновений, от выбора конфигураций быстротных окон;

6) коррекция полученных данных с использованием генераторов событий, а также с помощью данных, накопленных в дополнительных сеансах по столкновениям без мишени. Подсчет статистических и систематических погрешностей путем варьирования широкого спектра параметров анализа.

III Разработка средств анализа и обработки данных в вычислительных средах

1) В рамках по адаптации систем обработки данных БАК под современные распределенные вычислительные ресурсы, а так же разработки системы оптимизации современных облачных систем для обработки результатов БАК планируется провести следующие работы:

2015.

Разработка автоматически разворачиваемого облака для сайтов уровня тиер3 и пригодного для обработки данных ALICE. Требования , предъявляемые к облаку:

а) Простота установки - установки потребует только один сервер, далее развертывание и установка облака происходит автоматически с сервера.

б) Дешевизна и универсальность оборудования. Облако должно разворачиваться на стандартный набор вычислительных серверов без необходимости закупки дополнительного хранилища (достигается использованием распределенной системы хранения) и с минимальным набором сетевого оборудования - 2 коммутатора.

в) Совместимость с существующими грид системами и системой доступа к ресурсам alien.

2016. Создание прототипа федерального облака на основе 3-х институтов (BITP (Киев), SPbSU (Санкт-петербург), JINR (Дубна). Требование к облаку - возможность интеграции в существующие системы обработки БАК, включая alien.

2017. Оптимизация существующей в ALICE системы хранения данных под, как под малые облака уровня тиер-3 , так и под федеральные облака. Под существующими системами подразумевается EOS и xrootd.

Увеличение выхода странных частиц в ядро-ядерных столкновениях по сравнению с нуклон-ядерными взаимодействиями является одним из наиболее ранних, предсказанных в теории, сигналов образования кварк-глюонной плазмы (КГП) [1,2]. Действительно, рождение кварк-антикварковых пар, в том числе и странных кварков, происходит главным образом в процессах глюон-глюонного взаимодействия, но вероятность процесса в КГП должна возрастать по двум причинам. Во-первых, плотность глюонов в плазме очень велика, а во-вторых, восстановление в плазме киральной симметрии [3] приводит к уменьшению массы странного кварка, что снижает энергетический порог образования странности. Следовательно, если в столкновениях ядер образуется КГП, то следует ожидать увеличения числа странных частиц в конечном состоянии по сравнению с протон-ядерными реакциями.

Рождение странной и мультистранной материи в ядро-ядерных столкновениях изучалось в целом ряде экспериментов на ускорителе SPS в ЦЕРНе. К их числу относится эксперимент WA85, в котором исследовались p+W и S+W столкновения при энергии пучка 200 ГэВ на нуклон [4,5], и эксперимент WA94, целью которого было изучение выхода странных частиц в p+S и S+S столкновениях при той же энергии пучка [6,7]. После этих двух экспериментов с пучками ядер серы коллаборацией WA97 были изучены особенности рождения странных частиц в столкновениях более тяжелых ядер свинца при энергии 160 ГэВ на нуклон [8]. Во всех трех экспериментах было обнаружено возрастание выходов странных частиц в ядро-ядерных столкновениях по сравнению с их значениями, полученными экстраполяцией результатов в протон-ядерных взаимодействиях. Обращает на себя внимание тот факт, что усиление странности растет с ростом числа странных кварков в составе гиперона. Этот эффект был предсказан в работах [9,10] и рассматривается также как один из возможных сигналов образования кварк-глюонной плазмы.

Эксперимент NA57, в котором активное участие принимала группа СПбГУ, был разработан и реализован как естественное продолжение эксперимента WA97. Одна из задач эксперимента NA57 состояла в том, чтобы выяснить, в какой степени сохраняется усиление странности в ядро-ядерных системах с небольшим числом нуклонов, чтобы установить границу перехода от области простой суперпозиции нуклон-нуклонных взаимодействий к области, где начинают проявляться коллективные эффекты. В эксперименте NA57 выходы странных частиц в Pb+Pb столкновениях измерялись при двух граничных энергиях SPS 40 и 160 ГэВ на нуклон, что дало возможность сделать вывод об энергетическом пороге эффекта усиления странности.

Изучение динамических корреляций продуктов ядро-ядерных взаимодействий при высоких энергиях представляет несомненный интерес [11], поскольку существование корреляций и их величина обусловлены характерными особенностями процессов множественного рождения адронов. Дальние корреляции между такими наблюдаемыми характеристиками адронов как их множественность и средний поперечный импульс, измеренными в разных быстротных интервалах, рассматриваются как основной инструмент для анализа механизма слияния цветных струн, образующихся в релятивистских столкновениях ядер между партонами ядра-снаряда и ядра-мишени [12-14]. По этой причине экспериментально наблюдаемые корреляционные эффекты бросают вызов существующим моделям, претендующим на детальное описание динамики ядро-ядерных столкновений при высоких энергиях.

Поиск дальних корреляций адронов в релятивистских столкновениях ядер при энергиях SPS был начат группой СПбГУ на базе экспериментальных данных, полученных в эксперименте NA49. Были обнаружены заметные корреляции между средним поперечным импульсом и множественностью заряженных частиц, измеренных в двух разделенных интервалах по быстроте в Pb+Pb столкновениях при энергии 160 ГэВ на нуклон, что свидетельствует о коллективных эффектах в процессах адронизации при разрыве цветных струн [15]. Дальнейшее уточнение теоретических представлений о множественном рождении адронов в релятивистских столкновениях ядер связывается с изучением динамических корреляций странных частиц, которые несут важную информацию о механизмах адронизации странных кварков. В связи с этим нами была предпринята первая попытка анализа дальних корреляций Λ-гиперонов на основе данных, полученных в эксперименте NA57. Было установлено наличие положительной корреляции между средним значением поперечного импульса Λ-гиперонов и множественностью заряженных частиц в двух разделенных интервалах по быстроте для Pb+Pb столкновениях при энергии 160 ГэВ на нуклон. Показано, что экспериментальная корреляционная функция не может быть описана в рамках генераторов событий, в которых не учитывается слияние струн. Этот результат свидетельствует о необходимости дальнейших исследований дальних корреляций с участием странных частиц с целью точной настройки параметров современных струнных моделей.

Ведется обновление Внутренней трековой системы (ITS) установки ALICE направлено на улучшение параметров идентификации тяжелых ароматов, а также термальных фотонов и легких ди-электронов, испущенных КГП [21].

Список литературы

[1] J. Rafelski and B. Muller, "Strangeness production in the Quark-Gluon Plasma", Phys. Rev. Lett. 48 (1982) 1066-1069.
[2] P. Koch, B. Muller and J. Rafelski, "Strangeness in relativistic heavy ion collisions", Phys. Rep. 142 (1986) 167-262.
[3] V. Koch, "Aspects of chiral symmetry", Int. J. Mod. Phys. E6 (1997) 203-249.
[4] D. Di Bari et al., "Results on the production of barions with |S|=1,2,3 and strange mesons in S+W collisions at 200 GeV/c per nucleon", Nucl.Phys. A590 (1995) 307c-316c.
[5] S. Abatzis et al., “Hyperon production in proton-tungsten interactions at 200 GeV/c ”, Phys. Lett. B393 (1997) 210-216.
[6] J.B. Kinson et al., "Strange particle production in sulphur-sulphur interactions at 200 GeV/c per nucleon", Nucl. Phys. A590 (1995) 317c-332c.
[7] S. Abatzis et al., "Hyperon production in proton-sulphur interactions at 200 GeV/c", Phys. Lett. B400 (1997) 239-244.
[8] F. Antinori et al., "Production of strange and multistrange hadrons in nucleus-nucleus collisions at the SPS”, Nucl. Phys. A661 (1999) 130c-139c.
[9] J. Rafelski and B. Muller, “Strangeness production in the Quark-Gluon Plasma", Phys. Rev. Lett. 48 (1982) 1066-1069.
[10] P. Koch, B. Muller and J. Rafelski, "Strangeness in relativistic heavy ion collisions", Phys. Rep. 142 (1986) 167-262.
[11] M. A. Braun, C. Pajares and V. V. Vechernin "On the forward-backward correlations in a two-stage scenario", Phys. Lett. B493 (2000) 54-64.
[12] P. A. Bolokhov, M. A. Braun, V. P. Kondratiev at al. "Long-range forward-backward pt and multiplicities correlation studies in ALICE", Internal Note/PHY.ALICE-INT-2002-20 (2002), 16p.
[13] A. Asryan, D. Derkach, V. Kondratiev et al. "Long-range correlation studies in ALICE", J. Phys. G32 (2006) 1749-1752.
[14]. А. Асрян, Д. Деркач, Г. Феофилов "Корреляция -Nch и коллективные эффекты в рр столкновениях при энергиях от ISR до Теватрона и LHC". Вестник СПбГУ. Сер. 4, 2008, Вып. 2, с. 3-16.
[15] G. Feofilov, R. Kolevatov, V. Kondratiev et al. "Long-Range Correlations in PbPb Collisions at 158 A*GeV", Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics, Book of Abstracts of the XVI I International Baldin Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, Russia, September 27-October 2, 2004, p.59.
[16] В. П. Кондратьев, Г. А. Феофилов, "Рождение странных частиц в релятивистских столкновениях тяжелых ионов", ЭЧАЯ, 2011, т.42. вып.6, 1721 - 1776
[17] Alice Collaboration, "Strangeness with ALICE: from pp to Pb-Pb", arXiv:1209.3285,
[18] Domenico Elia, for the ALICE Collaboration "Strangeness production in ALICE" In: Journal of Physics: Conference Series 455 (2013), 012005doi:10.1088/1742-6596/455/1/012005
[19] A. Dumitru et al., Nuclear Physics A, 810, (2008) 91-108.
[20] G. Alessandro, et al. (The ALICE Collaboration), "ALICE: Physics Performance Report" - Volume 2, CERN/LHCC 2005-030; ALICE PPR Volume II, 5 December 2005; CERN. (Journ.Phys.G: Nuclear and Particle Phys., 32 (2006) 1295-2040 (Section: 6.5.15 - Long-range correlations, p.1749).
[21] The ALICE Collaboration, "Upgrade of the ALICE Inner Tracking System", Technical Design Report, CERN-LHCC-2013-024 ; ALICE-TDR-017, 07 Nov. 2013
Актуальность проекта связана с текущими исследованиями рождения странных и мультистранных частиц на БАК, направленными на более глубокое понимание свойств КГП - того изначального состояния материи, которая существовала в природе первые микросекунды после Большого Взрыва. Научная новизна данного проекта определяется предложенными теоретическими и экспериментальными исследованиями корреляционных явлений (дальние корреляции) в выходе странных частиц в столкновениях релятивистских тяжелых ионов. Такие исследования могут быть выполнены при анализе экспериментальных данных "событие за событием" с использованием таких наблюдаемых как множественность и средний поперечный импульс для странных и мультистранных частиц.

Актуальность реализации предлагаемых исследований связана с необходимостью решения новых задач в протон-протонных, протон-ядерных и ядро-ядерных столкновениях на БАК, связанных с возможностью изучения редких процессов после реконструкции коллайдера в 2017-2018 гг., когда его светимость будет увеличена более чем в 10 раз.

Масштабность, актуальность, научную значимость и важность проведения данных исследовательских работ определяется их востребованностью не только для целей и задач уникальных исследованиях материи в экстремальном состоянии, ведущихся на Большом адронном коллайдере и на SPS в ЦЕРН, но и возможностью применения в экспериментах на коллайдере НИКА в ОИЯИ (г. Дубна), в ИФВЭ (Протвино), на ВЛЭПП (Новосибирск) и в ПИЯФ (Гатчина).
В качестве основного метода исследований предполагается впервые использовать метод дальних корреляций с участием странных и мульти-странных частиц, апробированный в СПбГУ ранее для заряженных частиц.

Для анализа экспериментальных данных и теоретического моделирования в проекте будут использованы вычислительные ресурсы WLCG-мировой сети GRID (the Worldwide LHC Computing GRID) для Большого адронного коллайдера и информационные и вычислительные ресурсы центра коллективного пользования "Вычислительный центр" СПбГУ.
Предложенные выше направления исследований дальних корреляций для странных и мультистранных частиц в столкновениях релятивистских ионов при сверхвысоких энергиях являются оригинальными и приоритетными разработками СПбГУ. Новизна проекта определяется как новыми теоретическими приоритетными исследованиями СПбГУ по проблеме слияния кварк-глюонных струн и дальним корреляциям, развитие которых будет продолжено в данных исследованиях, новым направлением исследований дальних корреляций с участием странных и мультистранных гиперонов, анализом экспериментальных данных и оценкой роли начальных состояний в процессах протон-протонных, протон-ядерных и ядро-ядерных столкновений при высоких энергиях.

Накопленные ранее экспериментальные данные по выходам в процессах рр, рА и АА столкновений странных и мультистранных частиц K, Λ, Ξ and Ω и опыт СПбГУ анализа дальних корреляций в Pb-Pb столкновениях на SPS и в рр столкновениях в эксперименте ALICE на БАК позволяют сформулировать возможное в настоящее время новое направление исследований - с использованием методики дальних корреляций для странных и мультистранных частиц. Дальние корреляции несут информацию о начальных этапах формирования кварк-глюоной плазмы (А.Dumitru). Данные начальные этапы могут проходить через стадию нового физического явления – слияния кварк-глюонных струн, гипотеза последнего была высказана ранее М.Брауном (СПбГУ, РФ) и К. Пахаресом (университет Сантьяго – де Компостелла, Испания). Поиск этого явления был инициирован СПбГУ и включен в Программу исследований ALICE. Первые результаты по обнаружению дальних корреляций для рождения заряженных в pp-cтолкновениях в эксперименте ALICE были получены в СПбГУ в 2010 сразу после запуска коллайдера.

Достижимость решения поставленной задачи и возможности получения запланированных результатов обусловлены, помимо высокой квалификации молодого (средний возраст по Лаборатории 36 лет) коллектива, также и имеющейся в Лаборатории вычислительной базой, использованием возможностей ресурсного центра СПбГУ "Вычислительный центр", а также и дополнительными возможностями WLCG - мирового вычислительного GRID, в состав которого уже многие годы (около 10 лет) входит кластер RU-SPSU.

Уверенность в выполнении планов проекта также основана на многолетнем опыте использования разнообразных пакетов программных продуктов и разработок новых алгоритмов анализа данных, теоретических расчетов и численного моделирования с использованием современных методик и новейших технологий. И,наконец, более чем 20-летний опыт разработок и создания уникальных детектирующих систем для экспериментов ALICE на БАК и NA61/SHINE на SPS в ЦЕРН и согласованные с коллаборациями направления работ по данному проекту.


Layman's description

В проекте выполнено исследование так называемых дальних корреляций для выходов странных и мультистранных частиц в столкновениях релятивистских ионов при сверхвысоких энергиях. Решались несколько тесно связанных задач, как теоретических, так и экспериментальных, представлены результаты, связанные с исследованиями на уникальных установкаХ: ALICE на Большом адронном коллайдере (БАК) и NA61/SHINE на SPS в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Для моделирования и анализа данных были использованы вычислительные ресурсы WLCG-мировой сети GRID (the Worldwide LHC Computing GRID) для БАК и информационные и вычислительные ресурсы центра коллективного пользования «Вычислительный центр» СПбГУ.

Выполнены теоретические исследования свойств материи, содержащей странные кварки, что включало модельный анализ выходов странных частиц в pp, pA и AA столкновениях, исследование флуктуаций и корреляций между множественностями, поперечными импульсами и другими характеристиками странных частиц, расчет ядерного модификационного фактора. Разработаны алгоритмы фрагментации кварк-глюонных струн, учитывающие рождение странных кварков, получены предсказания в рамках модели слияния струн, выполнено сравнение с имеющимися экспериментальными результатами в широком диапазоне энергий (от SPS до LHC) и также и прогнозирование новых явлений.Проведено обширное численное моделирование дальних корреляций с участием странных кварков на основе существующих и вновь разрабатываемых теоретических моделей и с использованием технологий распределенных вычислений на основе современных платформ GRID и ROOT, Реализована адаптация систем обработки данных БАК под современные распределенные вычислительные ресурсы и выработаны предложения по оптимизации современных облачных систем.

Выполнены экспериментальные исследования странной материи, которые включали в себя:
1. Разработку алгоритмов и поиск дальних корреляций для странных и мультистранных барионов на основе анализа данных, получаемых при участии СПбГУ экспериментальных данных в экспериментах ALICE и NA61/SHINE.
2. Сопоставление с модельными расчетами.
3. Оценку и подготовку предложений расширения экспериментальных исследований корреляционного анализа на область тяжелых ароматов.

Key findings for the project

Основные научные результаты: по проекту
============================
1) разработана теоретическая модель фрагментации кварк-глюонных струн, описывающая рождение странных и мультистранных частиц, и показано, что учет взаимодействия между струнами (в виде слияния или отталкивания), их конечной протяженности по быстроте и распада резонансов дает адекватное описание имеющихся экспериментальных данных по корреляционным наблюдаемым для pp, p-A, AA столкновений в широком диапазоне энергий (от SPS до LHC).
2) В рамках новой монте-карловской модели исследована угловая и быстротная зависимости двухчастичной корреляционной функции для случая образования странных и мультистранных частиц в pp, p-A, AA столкновениях при сверхвысоких энергиях и произведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными с коллайдеров RHIC и LHC.
3) Построено обобщение расширенной мультипомеронной модели для pp, p-A, AA столкновений. В рамках этой новой обобщенной модели найдены зависимости средней множественности и среднего поперечного импульса от энергии сталкивающихся частиц, а также - Nch корреляционных функций для странных частиц при различных энергиях. Произведено сравнение полученных результатов с данными экспериментов.
4) Произведена обработка экспериментальных данных ALICE и поиск дальних корреляций в различных pp, pPb и Pb-Pb столкновениях, которые были получены в 2015-2016 гг.
5) Произведен анализ дальних корреляций по множественности и среднему поперечному импульсу для странных частиц на NA61/SHINE для различных типов сталкивающихся систем, при этом для всех видов дальних корреляций и для всех сталкивающихся систем была произведена необходимая процедура коррекции.
6) Выполнена разработка методов расчета центральности адрон-адронных столкновений, методов коррекции и анализа систематических ошибок.

7) Проведен анализ распределений по флуктуациям множественности адронов и передней энергии в p-p и А-А столкновениях при импульсах 19, 30, 40, 75, 150 ГэВ/с на нуклон, получены признаки наличия нового физического эффекта – который предварительно интерпретируется коллаборацией как «onset of fireball» (рождение горящего шара) в столкновениях тяжелых ионов при переходе от легких (p,Be) к тяжелым системам (Ar,Pb).
8) Выполнена оптимизация существующей в ALICE системы хранения данных как под малые облака уровня тиер-3 , так и под федеральные облака.
9) Протестирован прототип федеративной системы хранения данных EOS, с
использованием протокола xrootd и системы авторизации GSI в эксперименте ALICE. На той конфигурации была развернута система dCache, используемая другими экспериментами (например ATLAS). На системе dCache были настроены аналогичные протоколы доступа и авторизации, а также аналогичные сценарии записи – чтения данных. В результате работ была доказана возможность построения универсальной системы хранения на обеих системах. Были выявлены и решены недостатки обеих

Key findings for the stage (in detail)

В рамках этапа 2017 года:
1) Было выполнено обширное монтекарловское моделирование и сделаны расчеты корреляционных наблюдаемых в различных сталкивающихся системах: pp, p-A, AA, в широком диапазоне энергий (от SPS до LHC), сделано сравнение с уже имеющимися и новыми экспериментальными данными, а также прогнозирование новых физических явлений и эффектов, экспериментальная проверка которых будет возможна в будущем.

2) Найдены, в рамках предлагаемой модели, угловая и быстротная зависимости двухчастичной корреляционной функции для случая образования странных и мультистранных частиц в адронных и ядерных столкновениях при сверхвысоких энергиях. Выполнено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными с коллайдеров RHIC и LHC.

3) Сделано обобщение многопараметрической мультипомеронной модели на случай протон-ядерных и ядро-ядерных столкновений. Выполнены расчеты в рамках этой новой обобщенной модели зависимостей средней множественности и среднего поперечного импульса от энергии сталкивающихся частиц, а также - Nch корреляционных функций для странных частиц при различных энергиях. Сделано сравнение полученных результатов с данными экспериментов.


4) Анализ экспериментальных данных:
Выполнена обработка новых данных ALICE, которые были получены с начала 2015 г. на пучках pp, p-Pb и Pb-Pb с повышенными энергиями.
Выполнен анализ дальних корреляций по множественности и среднему поперечному импульсу для странных частиц на NA61/SHINE для различных типов сталкивающихся систем: p+p 40, 80, 158 ГэВ/c на нуклон; Be+Be 40, 80, 150 ГэВ/с на нуклон; p+Pb 158 ГэВ/с на нуклон. Выполнена разработка алгоритма отбора событий, выбор и анализ критериев отбора треков частиц; разработана карты аксептанса,
Выполнены моделирование и анализ столкновений с использованием генераторов событий (EPOS, HIJING);
Проведена разработка методов расчета центральности;
Выполнен анализ зависимости коэффициента корреляции от центральности столкновений, от выбора конфигураций быстротных окон;
Проделана коррекция полученных данных с использованием генераторов событий, а также с помощью данных, накопленных в дополнительных сеансах по столкновениям без мишени. Выполнена оценка статистических и систематических погрешностей путем варьирования широкого спектра параметров анализа.

5) Выполнена разработка средств анализа и обработки данных в вычислительных средах:
В рамках по адаптации систем обработки данных БАК под современные распределенные вычислительные ресурсы, а так же разработки системы оптимизации современных облачных систем для обработки результатов БАК проведена оптимизация существующей в ALICE системы хранения данных как под малые облака уровня тиер-3 , так и под федеральные облака.


Key findings for the stage (summarized)

В рамках этапа 2017 года:
1) Было выполнено обширное монтекарловское моделирование и сделаны расчеты корреляционных наблюдаемых в различных сталкивающихся системах: pp, p-A, AA, в широком диапазоне энергий (от SPS до LHC), сделано сравнение с уже имеющимися и новыми экспериментальными данными, а также прогнозирование новых физических явлений и эффектов, экспериментальная проверка которых будет возможна в будущем.

2) Найдены, в рамках предлагаемой модели, угловая и быстротная зависимости двухчастичной корреляционной функции для случая образования странных и мультистранных частиц в адронных и ядерных столкновениях при сверхвысоких энергиях. Выполнено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными с коллайдеров RHIC и LHC.

3) Сделано обобщение многопараметрической мультипомеронной модели на случай протон-ядерных и ядро-ядерных столкновений. Выполнены расчеты в рамках этой новой обобщенной модели зависимостей средней множественности и среднего поперечного импульса от энергии сталкивающихся частиц, а также - Nch корреляционных функций для странных частиц при различных энергиях. Сделано сравнение полученных результатов с данными экспериментов.





II. Анализ экспериментальных данных
Выполнена обработка новых данных ALICE, которые были получены с начала 2015 г. на пучках pp, p-Pb и Pb-Pb с повышенными энергиями.
Выполнен анализ дальних корреляций по множественности и среднему поперечному импульсу для странных частиц на NA61/SHINE для различных типов сталкивающихся систем: p+p 40, 80, 158 ГэВ/c на нуклон; Be+Be 40, 80, 150 ГэВ/с на нуклон; p+Pb 158 ГэВ/с на нуклон. Выполнена разработка алгоритма отбора событий, выбор и анализ критериев отбора треков частиц; разработана карты аксептанса,
Выполнены моделирование и анализ столкновений с использованием генераторов событий (EPOS, HIJING);
Проведена разработка методов расчета центральности;
Выполнен анализ зависимости коэффициента корреляции от центральности столкновений, от выбора конфигураций быстротных окон;
Проделана коррекция полученных данных с использованием генераторов событий, а также с помощью данных, накопленных в дополнительных сеансах по столкновениям без мишени. Выполнена оценка статистических и систематических погрешностей путем варьирования широкого спектра параметров анализа.

III Разработка средств анализа и обработки данных в вычислительных средах
В рамках по адаптации систем обработки данных БАК под современные распределенные вычислительные ресурсы, а так же разработки системы оптимизации современных облачных систем для обработки результатов БАК проведена оптимизация существующей в ALICE системы хранения данных как под малые облака уровня тиер-3 , так и под федеральные облака.

Academic ownership of participants (text description)


1)Игорь Геннадьевич Алцыбеев.Участие в экспериментах; участие в обработке экспериментальных данных; нет
2)Евгений Владимирович Андронов, Участие в экспериментах; участие в обработке экспериментальных данных; участие в теоретическом анализе; нет
3)Савва Дмитриевич Антонюк. Участие в модельных расчетах; нет
4)Светлана Николаевна Белокурова. Участие в теоретическом анализе; нет
5)Фархат Фагимович Валиев.Участие в экспериментах; нет
6)Владимир Викторович Вечернин. Участие в теоретическом анализе; нет
7)Татьяна Александровна Дрожжова. Участие в экспериментах; нет
8)Андрей Александрович Ерохин. участие в обработке экспериментальных данных; нет
9)Владимир Иосифович Жеребчевский.Участие в экспериментах; нет
10)Андрей Константинович Зароченцев.Участие в оптимизация существующей в ALICE системы хранения данных под, как под малые облака уровня тиер-3 , так и под федеральные облака; нет
11)Сергей Николаевич Иголкин.Участие в экспериментах; нет
12)Вадим Эдуардович Какичев.Участие в экспериментах; нет
13)Юрий Владимирович Кириенко. Участие в экспериментах; нет
14)Владимир Николаевич Коваленко. Участие в экспериментах; участие в теоретическом анализе; нет
15)Валерий Петрович Кондратьев. Участие в МК моделировании; нет
16)Татьяна Валерьевна Лазарева.Участие в экспериментах; нет
17)Николай Александрович Люторович. участие в теоретическом анализе; нет
18)Анастасия Олеговна Мёрзлая. Участие в экспериментах; участие в обработке экспериментальных данных; нет
19)Дмитрий Ильич Неверов. Участие в МК моделировании; нет
20)Никита Александрович Прокофьев. Участие в экспериментах; нет
21)Дарья Сергеевна Прохорова. Участие в экспериментах; участие в обработке экспериментальных данных; нет
22)Андрей Михайлович Пучков. Участие в теоретическом анализе; нет
23)Андрей Юрьевич Серяков.Участие в экспериментах; участие в обработке экспериментальных данных; участие в теоретическом анализе; нет
24)Ольга Викторовна Соболь. Участие в подготовке технической документации; нет
25)Александра Игоревна Тестова. участие в обработке экспериментальных данных; нет
26)Михаил Петрович Ткачев. Участие в экспериментах; нет
27)Григорий Александрович Феофилов, руководитель. Участие в экспериментах; нет

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

разрешается
Short title__
AcronymIAS_11.38.242.2015
StatusFinished
Effective start/end date2/01/1531/12/17