Performance of ALICE AD modules in the CERN PS test beam

Two modules of the AD detector have been studied with the test beam at the T10 facility at CERN. The AD detector is made of scintillator pads read out by wave-length shifters (WLS) coupled to clean fibres that carry the produced light to photo-multiplier tubes (PMTs). In ALICE the AD is used to trigger and study the physics of diffractive and ultra-peripheral collisions as well as for a variety of technical tasks like beam-gas background monitoring or as a luminometer. The position dependence of the modules' efficiency has been measured and the effect of hits on the WLS or PMTs has been evaluated. The charge deposited by pions and protons has been measured at different momenta of the test beam. The time resolution is determined as a function of the deposited charge. These results are important ingredients to better understand the AD detector, to benchmark the corresponding simulations, and very importantly they served as a baseline for a similar device, the Forward Diffractive Detector (FDD), being currently built and that will be in operation in ALICE during the LHC Runs 3 and 4.Peer reviewe

Рассолы глубоких горизонтов кимберлитовой трубки Удачная

The study was focused on groundwaters sampled from boreholes drilled to deep horizons of the Udachnaya kimberlite pipe and the host sedimentary strata. Brines in the rocks significantly complicate underground mining. Analysis of the hydrogeological setting is required to ensure safety during mining to the design levels. The features of chemical composition and the geochemical evolution of brines in the crust can be clarified in a more detail on the basis of new reliable data on strong chloride saline solutions that formed in complex geological and tectonic conditions. Kimberlite and water samples were taken from the ore bodies and host sedimentary strata at the depth of 680–980 m. Conventional methods of quantitative and instrumental analysis were applied to study the chemical composition of brines. Mineral composition of kimberlite was determined by powder diffractography and X-ray fluorescence methods. Geological, structural and tectonophysical methods were used to reveal and describe the tectonic structure of the kimberlite pipe area. Groundwaters with salinity of 280–406 g/L are strong and very strong calcium chloride brines. The chlorine-bromine ratio has a small range of 48–57; the sodium-chlorine ratio varies from 0.11 to 0.18. According to their geochemical features, the studied groundwaters are metamorphosed brines that have analogues across the Siberian platform. Physical and chemical processes were simulated to investigate the degrees of saturation of strong brines relative to the minerals of water-bearing rocks. The simulation results show that the brines in the Western ore body of the Udachnaya pipe are strongly undersaturated in the deep horizons in comparison to carbonate, sulfate and chloride minerals. This suggests possible dilution of brines during their geochemical evolution. A detailed study of the tectonic structure identified structural elements that control the distribution and migration of groundwaters in the rocks. In the mining sites, brines occur mainly in the fault zones, fault junctions and intersections with the contacts of kimberlite bodies. Integration of hydrogeological and geostructural data can provide a basis for prediction and assessment of the sites with increased water inflow in the deep horizons involved in mining.В работе представлены результаты изучения подземных вод, вскрытых скважинами в глубоких горизонтах кимберлитовой трубки Удачная и вмещающих осадочных толщах. Рассолы, обводняя горный массив, существенно осложняют проходку подземных горных выработок. Анализ гидрогеологической обстановки позволит обеспечить безопасную разработку месторождения до проектных отметок. Получение новых достоверных сведений о формировании крепких рассолов хлоридного состава в сложных геолого-тектонических условиях даст возможность объяснить многие особенности химического состава и геохимической эволюции рассолов в земной коре. Глубина отбора образцов кимберлитов и проб воды из рудных тел и вмещающих отложений составила 680–980 м. Химический состав рассолов проанализирован количественными традиционными и инструментальными методами, минеральный состав кимберлита определен методом порошковой дифрактографии и рентгенофлуоресцентным способом, тектоническое строение участка кимберлитовой трубки охарактеризовано с помощью геолого-структурных и тектонофизических методических приемов. Подземные воды с минерализацией 280–406 г/дм3 представляют собой крепкие и весьма крепкие рассолы хлоридного кальциевого состава. Величина хлорбромного отношения имеет небольшой диапазон (48–57), натрий-хлорный коэффициент изменяется от 0.11 до 0.18. Геохимические особенности изученных подземных вод позволяют отнести их к метаморфизованным рассолам, имеющим аналоги на всей Сибирской платформе. Физико-химическое моделирование степени насыщения крепких рассолов относительно минералов водовмещающих пород позволило установить, что рассолы западного рудного тела трубки Удачная в глубоких горизонтах по отношению к карбонатным, сульфатным и хлоридным минералам резко недонасыщены, что свидетельствует о возможном разбавлении рассолов в ходе их геохимической эволюции. Детальное изучение тектонического строения месторождения позволило выявить структурные элементы, контролирующие распределение и миграцию подземных вод в горном массиве. Основные проявления рассолов в горных выработках приурочены к зонам разрывных нарушений, их узлам и участкам пересечения с контактами кимберлитовых тел. Комплексирование гидрогеологических и геолого-структурных данных может служить основой для прогнозной оценки участков повышенных водопритоков в глубоких горизонтах, вовлекаемых в эксплуатацию

ВОЗРАСТНЫЕ РУБЕЖИ И МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗОЛОТОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АКЖАЛ-БОКО-АШАЛИНСКОЙ РУДНОЙ ЗОНЫ (АЛТАЙСКАЯ АККРЕЦИОННО-КОЛЛИЗИОННАЯ СИСТЕМА)

We present new age constraints for igneous rocks and ore-metasomatic formations of the gold deposits in the Akzhal-Boko-Ashalin ore zone. In terms of their ore formation, these deposits correspond mainly to the orogenic type, which generally reflects specific metallogeny of the West Kalba gold-bearing belt in East Kazakhstan. Gold-quartz veins and mineralized zones of the gold-sulphide formation are confined to fractures feathering regional NW-striking and sublatitudinal faults. Their common features include the following: gold-bearing veinlet-disseminated pyrite-arsenopyrite ores that are localized in carbonaceous-sandy-schist and turbidite strata of different ages; structural-tectonic control of mineralization, numerous dikes of medium-basic compositions in ore-control zones; and the presence of post-orogenic heterochronous granite-granodiorite rocks, although their relation to gold-ore mineralization is not obvious. Igneous rocks of the study area have similar ages in a narrow range from 309.1±4.1 to 298.7±3.2 Ma, which is generally consistent with the previously determined age of granitoid massifs of gold-ore fields in East Kazakhstan. A younger age (292.9±1.3 to 296.7±1.6 Ma) is estimated for felsic rocks of the dyke complex. For the ore mineralization, the 40Ar/39Ar dating of sericite from near-ore metasomatites yields two age intervals, 300.4±3.4 Ma and 279.8±4.3 Ma. A gap between of the ages of the ore mineralization and the igneous rocks is almost 20 Ma, which may indicate that the processes of ore formation in the ore field continued in an impulse-like pattern for at least 20 Ma. Nevertheless, this confirms a relationship between the hydrothermal activity in the study area and the formation and evolution of silicic igneous rocks of the given age interval, which belong to the Kunush complex, according to previous studies. This interpretation is supported by reconstructed tectonic paleostress fields, showing that directions of the main normal stress axes changed during the ore mineralization stage, which is why the ore bodies significantly differ in their orientations. The above-mentioned data are the first age constraints for the study area. Additional age determinations are needed to further improve understanding of the chronology of ore-forming processes. Actually, all the features characterizing the gold mineralization of the Akzhal, Ashalin and Dauba ore fields, including the data on lithology, stratigraphy, structural tectonics, magmatism, isotope geochronology, mineralogy and geochemistry, can be used as criteria when searching for similar ore fields in East Kazakhstan.Представлены новые данные о возрасте магматических пород и рудно-метасоматических образований на золоторудных месторождениях Акжал-Боко-Ашалинской рудной зоны. Месторождения по своей рудно-формационной принадлежности более всего соответствуют орогенному типу золоторудных месторождений, что в целом отражает металлогеническую специфику Западно-Калбинского золотоносного пояса Восточного Казахстана. Оруденение представлено золотокварцевыми жилами и минерализованными зонами золотосульфидной формации и приурочено к разрывам, оперяющим региональные северо-западные и субширотные разломы. Общим для них является локализация золотосодержащих прожилково-вкрапленных пирит-арсенопиритовых руд в углеродисто-песчаносланцевых и турбидитовых толщах разного возраста, структурно-тектонический контроль оруденения, частое присутствие в рудоконтролирующих зонах даек среднеосновного состава, проявление посторогенных разновозрастных интрузивных гранит-гранодиоритовых пород, связь золотого оруденения с которыми неочевидна. Возраст магматических пород района показал близкие величины в узком интервале значений – от 309.1±4.1 до 298.7±3.2 млн лет, что в целом согласуется с ранее установленным возрастом гранитоидных массивов золоторудных полей Восточного Казахстана. Несколько более молодой возраст получен для кислых пород дайкового комплекса в диапазоне от 292.9±1.3 до 296.7±1.6 млн лет. Возраст формирования рудной минерализации, по данным 40Ar/39Ar исследования серицита из околорудных метасоматитов, показал два уровня: 300.4±3.4 и 279.8±4.3 млн лет. В целом, отрыв возраста минерализации от возраста магматических пород почти на 20 млн лет может свидетельствовать о том, что процессы рудообразования импульсно продолжались в рудном поле на протяжении как минимум 20 млн лет, что, тем не менее, подтверждает связь гидротермальной деятельности в районе со становлением и эволюцией кислых магматических пород данного возрастного уровня, относимых предшественниками к кунушскому комплексу. В пользу такой интерпретации свидетельствуют результаты восстановления полей тектонических палеонапряжений, показывающие, что в течение рудного этапа происходила смена направлений осей главных нормальных напряжений, обусловившая формирование рудных тел существенно различных направлений. Полученные возрастные характеристики являются первыми для района и должны быть в будущем дополнены для более четкого понимания хронологии рудообразующих процессов. Все приведенные характеристические признаки золотого оруденения Акжальского, Ашалинского и Даубайского рудных полей (литологические, стратиграфические, структурно-тектонические, магматические, изотопногеохронологические, минералого-геохимические) являются, по сути, критериями поиска подобного рода оруденения в Восточном Казахстане

The BM@N spectrometer at the NICA accelerator complex

BM@N (Baryonic Matter at Nuclotron) is the first experiment operating and taking data at the Nuclotron/NICA ion-accelerating complex.The aim of the BM@N experiment is to study interactions of relativistic heavy-ion beams with fixed targets. We present a technical description of the BM@N spectrometer including all its subsystems.Comment: 34 pages, 47 figures, 6 table

Evidence of Spin-Orbital Angular Momentum Interactions in Relativistic Heavy-Ion Collisions

The first evidence of spin alignment of vector mesons (K^{*0} and ϕ) in heavy-ion collisions at the Large Hadron Collider (LHC) is reported. The spin density matrix element ρ_{00} is measured at midrapidity (|y|<0.5) in Pb-Pb collisions at a center-of-mass energy (sqrt[s_{NN}]) of 2.76 TeV with the ALICE detector. ρ_{00} values are found to be less than 1/3 (1/3 implies no spin alignment) at low transverse momentum (p_{T}<2  GeV/c) for K^{*0} and ϕ at a level of 3σ and 2σ, respectively. No significant spin alignment is observed for the K_{S}^{0} meson (spin=0) in Pb-Pb collisions and for the vector mesons in pp collisions. The measured spin alignment is unexpectedly large but qualitatively consistent with the expectation from models which attribute it to a polarization of quarks in the presence of angular momentum in heavy-ion collisions and a subsequent hadronization by the process of recombination

Global baryon number conservation encoded in net-proton fluctuations measured in Pb–Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV

Experimental results are presented on event-by-event net-proton fluctuation measurements in Pb–Pb collisions at √SNN=2.76 TeV, recorded by the ALICE detector at the CERN LHC. These measurements have as their ultimate goal an experimental test of Lattice QCD (LQCD) predictions on second and higher order cumulants of net-baryon distributions to search for critical behavior near the QCD phase boundary. Before confronting them with LQCD predictions, account has to be taken of correlations stemming from baryon number conservation as well as fluctuations of participating nucleons. Both effects influence the experimental measurements and are usually not considered in theoretical calculations. For the first time, it is shown that event-by-event baryon number conservation leads to subtle long-range correlations arising from very early interactions in the collisions.publishedVersio

Search for a common baryon source in high-multiplicity pp collisions at the LHC

We report on the measurement of the size of the particle-emitting source from two-baryon correlations with ALICE in high-multiplicity pp collisions at s=13 TeV. The source radius is studied with low relative momentum p–p, p‾–p‾, p–Λ, and p‾–Λ‾ pairs as a function of the pair transverse mass mT considering for the first time in a quantitative way the effect of strong resonance decays. After correcting for this effect, the radii extracted for pairs of different particle species agree. This indicates that protons, antiprotons, Λ s, and Λ‾ s originate from the same source. Within the measured mT range (1.1–2.2) GeV/c2the invariant radius of this common source varies between 1.3 and 0.85 fm. These results provide a precise reference for studies of the strong hadron–hadron interactions and for the investigation of collective properties in small colliding systems. © 2020 CERN for the benefit of the ALICE CollaborationPeer reviewe