Informatii asupra dinamicii ciocnirilor nucleare relativiste din comportarea protonilor participanti

Informatii asupra dinamicii ciocnirilor nucleare relativiste din comportarea protonilor participanti

Pentru obtinerea unor informatii suplimentare cu privire la dinamica ciocnirilor nucleare relativiste este utila studierea legaturilor dintre multiplicitatea medie a pionilor negativi si numarul mediu de protoni participanti, respectiv, numarul mediu de nucleoni participanti

Rezultatele experimentale refeitoare la multiplicitati si participanti, incluse in tabelele anterioare, obtinute pentru diferite ciocniri nucleu-nucleu la 4.5 A GeV/c - atat pentru ciocniri centrale, cat si pentru ciocniri periferice - arata ca numarul de protoni participanti creste cu centralitatea ciocnirii, pentru o ciocnire data. De asemenea, numarul de protoni participanti creste cu cresterea numarului de masa pentru nucleul incident, pentru un nucleu tinta dat, respectiv, cu numarul de masa al nucleului tinta, pentru un nucleu incident dat. Comportari similare se observa si pentru numarul total de nucleoni participanti.

Dependenta numarului mediu de protoni participanti de numarul de masa al nucleului tinta sugereaza unele diferente intre ciocnirile simetrice si ciocnirile asimetrice. Astfel de diferente au fost observate si pentru alte marimi, precum sectiunile eficace si multiplicitatile

De aceea, s-a considerat ca legatura dintre multiplicitatea pionilor negativi si numarul de protoni participanti poate oferi informatii despre dinamica ciocnirii [3-5,45]. O relatie de interes, avand in vedere constanata raportului dintre multiplicitatea medie a pionilor negativi si numarul mediu de protoni participanti (Tabelul II.11), este cea dintre numarul de protoni participanti pe eveniment si multiplicitatea pionilor negativi pe eveniment.

Constanta raportului dintre multiplicitatea medie a pionilor negativi si numarul mediu de protoni participanti indica existenta unor mecanisme de producere similare pentru cele doua tipuri de particule. Corelatia dintre numarul de protoni participanti pe eveniment si multiplicitatea pionilor negativi pe eveniment, mentionata mai sus, ar putea da indicatii asupra tipului de echilibru termodinmamic care se stabileste in regiunea participanta intr-o ciocnire nucleu-nucleu la energii relativiste.

În Fig.II.2.(a,b,c) este prezentata dependenta numarului de participanti pe eveniment de multiplicitatea pionilor negativi pe eveniment, pentru trei ciocniri centrale - O-Ne, C-Cu si O-Pb - la impulsul incident de 4.5 A GeV/c. Selectarea a fost facuta pentru a avea numere diferite de nucleoni participanti si a observa influenta numarului gradelor de libertate asupra stabilirii echilibrului termodinamic in regiunea participanta.

Din analiza rezultatelor experimentale incluse in figura se poate constata ca pentru ciocniri nucleu-nucleu in care numerele de masa sunt mari, deci numerele de nucleoni participanti sunt mari, numarul de protoni participanti pe eveniment creste, initial, cu multiplicitatea pionilor negativi din eveniment, dar, pentru valori ale multiplicitatii pionilor negativi din eveniment sub valoarea multiplicitatii medii, <n_p>, acest numar atinge, in limita erorilor experimentale, o valoare constanta. Aceasta valoarea este data de numarul mediu de protoni participanti. O astfel de comportare este cu atat mai evidenta cu cat numarul mediu de protoni participanti este mai mare (trecerea de la C-Cu la O-Pb). Ea nu se observa pentru sisteme usoare, de tipul O-Ne. O astfel de comportare sugereaza posibilitatea atingerii echilibrului termodinamic in conditii mai bune in sisteme care implica un numar mai mare de grade de libertate, adica au un numar mai mare de nucleoni participanti. De aceea, in multe experimente realizate dupa anul 1990, sunt preferate ciocniri simetrice de nuclee cu numere de masa mari.

Tabelul II.11. Raportul dintre multiplicitatea medie a pionilor negativi si numarul mediu de protoni participanti pentru ciocniri nucleu-nucleu la 4.5 A GeV/c cu grade diferite de centralitate

(a)  (b)

(c)

Fig.II.2. Dependenta numarului de protoni participanti pe eveniment in functie de multiplicitatea pionilor negativi din eveniment pentru trei ciocniri centrale

(T(2,0)) la 4.5A GeV/c: (a) O-Pb; (b) C-Cu; (c) O-Ne

Dependenta raportului dintre multiplicitatea medie a pionilor negativi si numarul mediu de protoni participanti de energia cinetica pe nucleon a nucleelor din fasciculul incident indica, pentru ciocniri simetrice sau cuasisimetrice, existenta unei dependente liniare [3-5,30,45,63]. Trebuie mentionat aici faptul ca pentru o energie data a nucleelor din fasciculul incident valoarea raportului scade cu cresterea gradului de asimetrie dintre nucleele care se ciocnesc. Se observa, de asemenea, dependenta raportului de masa nucleului incident (Tabelul II.11 si Tabelul II.12). În plus, datorita faptului ca valoarea raportului ramane practic constanta pentru o ciocnire data, la o energie data, indifernt de gradul de centralitate pe care il are ciocnirea, poate sa sugereze comportari similare ale multiplicitatii medii a pionilor negativi si a numarului mediu de protoni participanti in raport cu geometria ciocnirii si cu energia nucleelor din fasciculul incident.

Tabelul II.12. Comportarea raportului <n_p>/<Q> pentru diferite ciocnirinucleu-nucleu la energia cinetica de 3.6 A GeV, pentru modul de declansare central T(2,0)

Trebuie remarcat faptul ca dependenta numarului mediu de protoni participanti de de numarul de masa al nucleului tinta indica o schimbare a tipului de dependenta la trecerea de la ciocniri simetrice la ciocniri asimetrice. Schimbarea tipului de dependenta apare pentru un raport al razelor nucleelor care se ciocnesc in jur de 1.5-2.0, depinzand usor de raza nucleului incident. Valoarea acestui raport scade cu cresterea numarul de masa al nucleului incident. Peste aceasta valoare se trece de la o dependenta liniara cu panta abrupta, la una mai lenta, cuasiliniara. Aceasta modificare a comportarii in jurul acestor valori a fost observata si pentru celelalte marimi discutate.

O posibila explicare a acestei comportari ar putea fi legata de fenomene care pot avea loc in regiunea/regiunile spectatoare, cum ar fi: absorbtie mai mare in regiunile spectatoare cu cresterea asimetriei dintre nucleele care se ciocnesc datorita cresterii dimensiunilor acestora, dependentele unor parametrii termodinamici si hidrodinamici ai regiunii spectatoare de masele/razele nucleelor care se ciocnesc. Este posibila, de asemenea, aparitia unor dificultati determinate de stabilirea cu acuratete a gradului de centralitate a ciocnirii, in anumite situatii, pentru ciocniri asimetrice, ceea ce ar putea conduce la modificarea dependentei.

Pentru raportul dintre multiplicitatea medie a pionilor negativi si numarul mediu de protoni participanti s-a propus o dependenta empirica de energia pe nucleon a fasciulului incident [3-5,9,30,45,63]. Dependenta este de forma urmatoare:

<n_p>/<Q> = (A_P/A_T)^0.15exp(-2.15/g b , (II.67)

unde b si g sunt factorii Lorentz pentru energia pe nucleon a nucleului incident in ciocnirea considerata. Ei definesc transformarea Lorentz in SCM pentru ciocnirea nucleon-nucleon la energie egala cu energia pe nucleon, relativ la SL. În acest caz, pentru ciocniri nucleu-nucleu la energii pana la 12 A GeV, se observa o tendinta spre saturare, cu cresterea energiei pe nucelon a nucleului incident. Acest lucru ar putea fi legat de posibilitatea aparitiei unor tranzitii de faza in materia nucleara fierbinte si densa formata in aceste ciocniri. Alte informatii asupra unor aspecte legate de dinamica ciocnirilor nucleare relativiste si aparitia unor tranzitii de faza pot fi obtinute prin studierea comportarii nucleonilor participanti.