В конце декабря 2023 года проходил международный онлайн-семинар, посвященный методам анализа и обработки данных в экспериментах на ускорительном комплексе NICA (NICA-2023).
Семинар был организован совместно НИЯУ МИФИ и ОИЯИ и собрал более 100 ученых из Белоруссии, Болгарии, Израиля, Индии, Китая, Казахстана, Мексики, России, Турции, Сербии, США и Узбекистана, занимающихся теорией и анализом реальных данных экспериментов по изучению релятивистских ядро-ядерных столкновений. В этом году в организации семинара приняли активное участие руководители групп из Китая в международной коллаборации MPD (Multi-Purpose Detector) на ускорительном комплексе NICA.
Большая часть докладов была посвящена обсуждению новых результатов программы сканирования по энергии на ускорителе RHIC, которую эксперимент STAR закончил в 2021 году. Также были представлены новые результаты экспериментa BM@N (Baryonic Matter at Nuclotron) и новые программы исследований для строящихся экспериментов: MPD на ускорительном комплексе NICA и CEE (External-target Experiment at the Cooling Storage Ring) на ускорительном комплексе HIRFL (Ланьчжоу, Китай).
В ходе семинара обсуждались вопросы, связанные с рождением легких ядер и гиперядер, рождением странных частиц; коллективными потоками частиц; завихренностью материи и ее связью с наблюдаемой спиновой поляризацией гиперонов и векторных мезонов, и другие.
Чжань Япэн из Института современной физики (Ланьчжоу, Китай) представил обзор новых результатов коллаборации STAR по образованию легких ядерных кластеров и гиперядер в ядро-ядерных столкновениях. Было отмечено, что никакая теоретическая модель не в состоянии одновременно удовлетворительно описать быстротное распределение легких ядер и их средний поперечный импульс. Вместе с тем, модель коалесценции позволяет вполне успешно подогнать отдельные характеристики импульсных распределений. Было показано, что статистическая модель хорошо описывает отношение числа протонов к дейтронам p/d, однако переоценивает отношения t/p и Λ3H/Λ.
Чжу Сянлэй из Университета Хучжоу (Китай) рассказал в своем докладе о систематике рождения странных частиц и показал новые данные эксперимента STAR о рождении ϕ-мезонов. Отношения ϕ/K— и ϕ/Ξ— показывают сильный эффект канонического подавления странности.
Интересный вопрос был поднят в докладе Тана Цзебо из Университета науки и технологий Китая: что является носителем барионного числа протона, валентные кварки или нетривиальное слияние глюонных полей, связывающих кварки? Утверждается, что ответить на этот вопрос можно, исследуя корреляции нетто-зарядов и нетто-барионов в столкновениях изоспин зеркальных ядер Ru+Ru и Zr+Zr. Три экспериментальных наблюдения говорят в пользу того, что барионное число в большей степени переносится глюонной конфигурацией.
Несколько докладов были посвящены вопросам рождения кластеров в столкновениях. Виктор Киреев (ОИЯИ) рассказал, как формирование кластеров реализовано в транспортной модели PHQMD. В ней кластеры формируются динамически за счет потенциального взаимодействия между нуклонами и гиперонами и идентифицируются с помощью модели MST (Minimum Spanning Tree). Для образования дейтрона используется кинетический подход с включением полного изоспинового набора адронных реакций, что усиливает образование d.
Альтернативный подход к описанию рождения ядер в рамках объединенной модели UrQMD и статистической модели мультифрагментации (SMM) был представлен Нихал Бююкчизмеджи из Университета Сельчук (Турция).
Свойства кварк-глюонной материи при твердотельном вращении могут быть исследованы в симуляциях КХД на решетке. Результаты таких вычислений показал на семинаре Артем Роенко (ОИЯИ). Оказывается, изотермический момент инерции плазмы становится отрицательным в интервале температур выше критической, Tc, до ~1.5Tc, и является положительным при более высоких температурах.
Недавно коллаборации STAR и PHENIX представили предварительные результаты по прямой фотонной интерферометрии в столкновениях Au+Au при √s = 200 ГэВ. Эти результаты обсуждались в докладе Дмитрия Пересунько (НИЦ КИ). PHENIX продемонстрировал согласованность корреляционной функции фотонов, измеренной в калориметре и конверсионным методом. Также наблюдалась ожидаемая разница в столкновениях d+Au и Au+Au. Сила корреляции, измеренная в STAR, оказалась завышенной на 2 порядка. Вероятно, некоторые фоновые процессы не были вычтены.
Петр Парфенов (НИЯУ МИФИ) сделал в своем докладе обзор скейлинговых свойств анизотропных потоков при больших барионных плотностях. В частности, он сравнил данные, полученные коллаборацией STAR при √s = 3 ГэВ и коллаборацией HADES при √s = 2.4 ГэВ, и отметил хорошее согласие вычислений в рамках JAM, UrQMD и SMASH моделей с жестким EOS с экспериментальными данными по протонным потокам. Однако модели не одинаково хорошо описывают все виды частиц (в частности, хуже описывают потоки мезоны, Λ). Также он продемонстрировал, что скейлинговые соотношения можно использовать для сравнения результатов экспериментов BM@N и MPD с существующими экспериментальными данными и дальнейшего ограничения моделей.
Тема анизотропных потоков была также затронута в докладе Лю Цзовэнь из Классического университета Центрального Китая, который обсуждал новые результаты эксперимента STAR для столкновений Au+Au при энергиях √s = 3–19.6 ГэВ. Отрицательный прямой поток наблюдается для ?+ и ? при низких поперечных импульсах (pT < 0.6 ГэВ/с). Это может быть объяснено эффектом взаимодействия частиц с нуклонами спектаторов. NCQ-скейлинг эллиптического потока, v2, обнаруживается при энергии столкновения 14.6 ГэВ и выше и нарушается при 3.2 ГэВ и ниже.
Ван Фуцян из Университета Пердью (США) сделал доклад о поисках кирального магнитного эффекта (CME) в релятивистских столкновениях тяжелых ионов. Главной задачей экспериментаторов является выделение сигнала на фоне других процессов. Фон, вызванный коллективными потоками частиц, хорошо изучен и находится под контролем. Отсутствие потока — следующая (и, как надеются исследователи, последняя) проблема. Все признаки предполагают конечный сигнал CME ~10 %.
Сунь Сю из Института современной физики (Ланьчжоу, Китай) рассказал об интересном и пока не объясненном явлении: поляризация гиперонов существенно слабее зависит от быстроты частиц, чем поляризация векторных мезонов.
Соотношение между поляризацией гиперонов и их направленным потоком рассматривалось в докладе Цао Шаньшань из Классического университета Центрального Китая.
Коллективным потокам адронов был также посвящен доклад Сандип Чаттерджи из Индийского научного института (IISER) в Бангалоре, в котором особенно отмечается роль распределения плотности энергии в начальный момент гидродинамического расширения. Тема потоков и их флуктуаций была затронута в докладе Амареш Джайсвал (IISER, Индия) в котором рассматривалась буст-неинвариантная модель взрыва.
Доклад Цзя Цзянюн из Университета Стони-Брук (США) был посвящен попыткам исследования формы атомных ядер в столкновениях тяжелых ионов. Продемонстрировано, что деформация сталкивающихся ядер может существенно влиять на различные гармоники коллективных потоков рожденных частиц.
Бронислав Захаров (ИТФ им Л. Б. Ландау) отметил в своем докладе, что учет дальнодействующих корреляций в ядрах необходим для описания отношения эллиптических и треугольных потоков (v2/v3).
Короткодействующие нуклон-нуклонные корреляции исследуются экспериментом SRC проходящем на Нуклотроне. Результаты экспериментов были представлены Ором Хеном из Массачусетского технологического института (США).
Обзор результатов эксперимента STAR по измерениям барионных флуктуаций (куртозис и более высокие моменты барионного распределения) и корреляций между странными и нестранными барионами был сделан Ло Сяофэн из Классического университета Центрального Китая.
Статус планируемого эксперимента на внешней мишени на CSR на установке HIRFL в Китае был представлен Сяо Чжиган из Университета Цинхуа (Китай). Виктор Рябов (ПИЯФ НИЦ КИ, ОИЯИ) рассказал о новой программе экспериментов с фиксированной мишенью на установке MPD, а Михаил Капишин (ОИЯИ) показал новые данные, полученные экспериментом BM@N на ксеноновом пучке в этом году. Сергей Морозов (ИЯИ РАН) представил в своем докладе концепт нового нейтронного детектора для эксперимента BM@N.
В конце каждого дня было выделено специальное время для проведения дополнительного обсуждения докладов и дискуссий. Во время проведения докладов каждый участник мог задать в чате дополнительные вопросы, которые собирались модераторами семинара в один документ.
По мнению большинства участников, семинар прошел очень успешно и вполне может считаться главным международным семинаром, связанным с обсуждением физики ядро-ядерных столкновений для диапазона энергий Nuclotron-NICA, который прошел в России в 2023 году.
