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/ NetNews Usenet Archive 1992 #18 / NN_1992_18.iso / spool / sci / physics / 12956 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-08-17  |  6.5 KB

  1. Path: sparky!uunet!gatech!darwin.sura.net!zaphod.mps.ohio-state.edu!magnus.acs.ohio-state.edu!slc3.ins.cwru.edu!agate!dog.ee.lbl.gov!csa2.lbl.gov!sichase
  2. From: sichase@csa2.lbl.gov (SCOTT I CHASE)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Quark-gluon plasmas
  5. Date: 17 Aug 92 22:19:10 GMT
  6. Organization: Lawrence Berkeley Laboratory - Berkeley, CA, USA
  7. Lines: 107
  8. Distribution: na
  9. Message-ID: <25549@dog.ee.lbl.gov>
  10. References: <4537@news.duke.edu> <1992Aug14.195651.22652@galois.mit.edu> <25518@dog.ee.lbl.gov> <1992Aug17.200335.19340@galois.mit.edu>
  11. Reply-To: sichase@csa2.lbl.gov
  12. NNTP-Posting-Host: 128.3.254.197
  13. News-Software: VAX/VMS VNEWS 1.3-4   
  14.  
  15. In article <1992Aug17.200335.19340@galois.mit.edu>, jbaez@euclid.mit.edu (John C. Baez) writes...
  16. >>One signature that has gotten some broad attention is "J/Psi suppression."
  17. >>The idea is that in a collision which passes through a QGP phase, 
  18. >>charm-anticharm pairs which are formed in individual parton-parton interactions 
  19. >>are Debye screened from one another due to the "melted vacuum" of the QGP,
  20. >>which is no longer confining.  There will be a larger tendency toward
  21. >>producing open charm in such a collision than one in which a QGP is not formed,
  22. >>leading to a suppression of dileptons at the J/Psi mass, a fairly 
  23. >>straightforward experimental signature.  
  24. >I love to hear real physicists talk.  Mainly because I can't quite
  25. >understand it.  I can sort of believe that something like Debye
  26. >screening would occur between charm-anticharm pairs.  So then you're
  27. >saying that this allows them to wander apart and, when they cool down,
  28. >form a pair of charmed hadrons, e.g. J/Psi's?  Okay.  
  29.  
  30. Under normal conditions, the charm-anticharm pair will form a 
  31. J/Psi when they separate to a distance roughly equal to the J/Psi 
  32. radius.  However, in the QGP the "normal" antiscreening of the color
  33. fields becomes screening instead.  The charm and anticharm drift apart.
  34. Eventually, when the mess hadronizes, each particle will pick up a 
  35. (probably lighter) partner and become an open charm meson of some kind.
  36.  
  37. >Now what are "dileptons"?... well, they've gotta be pairs of leptons. 
  38.  
  39. Sorry, I didn't mean to swamp you with lingo.  A very common experiment 
  40. is to collide two things and measure the invariant mass distribution 
  41. of opposite-sign lepton pairs.  Roughly speaking, this measures the 
  42. virtual photon invariant-mass distribution in the early stage of a 
  43. collision.  Leptons are a good probe of the early hot phase of a collision
  44. because they are unperturbed by the many hadronic interactions that,
  45. for example, a pion will suffer as it leaves the center of a fireball
  46. on the way to your detector.   
  47.  
  48. The basic distribution you get is a "Drell-Yan" distribution, on 
  49. top of which will be dileptons from resonance decay which give sharp
  50. peaks at specific invariant mass on top of an otherwise more-or-less
  51. featureless, exponentially-falling, distribution.
  52.  
  53. The down-side of such a measurement is statistics.  You don't get nearly
  54. as many lepton pairs as pions from a typically collision.  But for 
  55. measuring something like the J/Psi yeild, you can make it work quite
  56. nicely.
  57.  
  58. >But when WHAT
  59. >is near the J/Psi mass do you expect suppression of the formation of
  60. >dileptons, and why?  The energy of the charm-anticharm pair?  Half that?
  61.  
  62. I don't think I meant what you think I meant.  What I was trying to say 
  63. is this:  Imagine varying some experimental parameter such that you think
  64. that in one case you will produce a hadron gas and in another extreme
  65. of the parameter you will produce a QGP - at least for a fleeting instant
  66. during the hottest densest part of the fireball evolution.  Typically
  67. you might think of varying the beam energy, system mass, or centrality
  68. of the collision (in the case of heavy ions, where this is fairly well
  69. defined.)  
  70.  
  71. You can measure the integrated J/Psi yield for peripheral collision, for 
  72. example, where the energy density is not expected to be high enough 
  73. to produce a QGP, and compare it to the yield in central collisions (small 
  74. impact parameter, high multiplicity, high transverse energy, etc.) in
  75. which you hope conditions are right for QGP formation.  
  76.  
  77. If you find that the number of J/Psi's (modulo a carefully thought-out 
  78. normalization between data sets) is smaller in the latter case, you 
  79. declare that you have seen J/Psi suppression.  
  80.  
  81. The problem with such an experiment is that there is too much unknown 
  82. about the classic nuclear physics of a high-energy heavy-ion collision 
  83. to easily rule out conventional explanations of the effect.  For example,
  84. in the "central" case, there is a considerable amount of "comoving" debris
  85. which flys out of the collision, more or less along the beam axis, along 
  86. with a hypothetical J/Psi which has been produced.  This stuff is absent
  87. in the less violent collisions.  How does the J/Psi interact with this 
  88. stuff?  What is the absorption cross section for J/Psi's on omegas, rhos,
  89. etas, N*'s, etc?  You need to know these numbers in order to pin down 
  90. the probability that our J/Psi is eliminated from the final state 
  91. by conventional nuclear/particle physics processes.  
  92.  
  93. The only way to address this and other questions is to do systematic 
  94. studies of J/Psi production over a wide variety of beam energies, system
  95. mass, and trigger conditions.  Then, if the nuclear theorists can agree
  96. on a prediction for the dependence of J/Psi reabsorption on some of these
  97. variables, you might be able to clearly distinguish between conventional
  98. physics and QGP formation.
  99.  
  100. Unfortunately, the problem of low statistics comes in here, and makes it
  101. very difficult to produce the kind of comprehensive data needed.  In 
  102. my judgement, the most interesting data would be proton-proton collisions
  103. at high energy (20 GeV sqrt(s) or more) in a variety of event subselections.
  104. But p-p collisions produce *very* few J/Psis.  The only reason why the
  105. original CERN experiment was feasible was that they were using heavy 
  106. ions - O16 and S32 on heavy targets - which give you many individual 
  107. nucleon-nucleon interactions per heavy-ion collision.   Since that time,
  108. a simlar experiment has been done at Fermilab using p-nucleus collisions.
  109. But to the best of my knowledge, nobody has yet attempted the more fundamental 
  110. p-p experiment to see if the effect can be isolated in a simpler system.
  111.  
  112. -Scott
  113.  
  114. --------------------
  115. Scott I. Chase            "The question seems to be of such a character
  116. SICHASE@CSA2.LBL.GOV        that if I should come to life after my death
  117.                 and some mathematician were to tell me that it
  118.                 had been definitely settled, I think I would
  119.                 immediately drop dead again."      - Vandiver
  120.