On the measurement of D-meson yield in nucleus-nucleus collisions at the CERN SPS

We argue that the measurement of open charm gives a unique opportunity to test the validity of pQCD-based and statistical models of nucleus-nucleus collisions at high energies. We show that various approaches used to estimate D-meson multiplicity in central Pb+Pb collisions at 158 A GeV give predictions which differ by more than a factor of 100. Finally we demonstrate that decisive experimental results concerning the open charm yield in A+A collisions can be obtained using data of the NA49 experiment at the CERN SPS

Lambda(1520) production in d+Au collisions at RHIC

Recent results of $\Lambda$(1520) resonance production in d+Au collisions at $\sqrt{s_{\rm NN}} =$ 200 GeV are presented and discussed in terms of the evolution and freeze-out conditions of a hot and dense fireball medium. Yields and spectra are compared to results from p+p and Au+Au collisions. The $\Lambda$(1520)/$\Lambda$ ratio in d+Au collisions ratio is consistent with the ratio in p+p collisions. This suggests a short time for elastic interactions between chemical and thermal freeze-out. One can conclude that the interaction volume in d+Au collisions is small.Comment: 4 Pages, 3 figures, conference proceedings Quark Matter 200

Production and Measurement of D-Mesons in Nucleus-Nucleus Collisions at the CERN SPS

We argue that the measurement of open charm gives a unique opportunity to test the validity of pQCD-based and statistical models of nucleus-nucleus collisions at high energies. We show that various approaches used to estimate D-meson multiplicity in central Pb+Pb collisions at 158 A GeV give predictions which differ by more than a factor of 100. Finally we demonstrate that decisive experimental results concerning the open charm yield in A+A collisions can be obtained using data of the NA49 experiment at the CERN SPS.We argue that the measurement of open charm gives a unique opportunity to test the validity of pQCD-based and statistical models of nucleus-nucleus collisions at high energies. We show that various approaches used to estimate D-meson multiplicity in central Pb+Pb collisions at 158 A GeV give predictions which differ by more than a factor of 100. Finally we demonstrate that decisive experimental results concerning the open charm yield in A+A collisions can be obtained using data of the NA49 experiment at the CERN SPS

Probing the hot and dense nuclear matter with K∗,Kˉ∗K^*,\bar{K}^* vector mesons

We investigate probing the hot and dense nuclear matter with strange vector mesons ($K^*, \bar{K}^*$). Our analysis is based on PHSD which incorporates partonic and hadronic dof and describes the full dynamics of HICs. This allows to study the $K^*$ and $\bar{K}^*$ meson formation from the QGP and the in-medium effects related to the modification of their properties during the propagation in dense and hot matter. We employ relativistic Breit-Wigner spectral functions for the $K^*,\bar{K}^*$ mesons with self-energies obtained from a G-matrix approach to study the role of in-medium effects on the $K^*$ and $\bar{K}^*$ meson dynamics in HIC from FAIR/NICA to LHC energies. According to our analysis most of the final $K^*/\bar{K}^*$s, that can be observed experimentally, are produced during the late hadronic phase and stem dominantly from the $K (\bar{K}) + \pi \to K^*(\bar{K}^*)$ formation channel. The amount of $K^*/\bar{K}^*$s originating from the QGP channel is comparatively small even at LHC energies and such $K^*/\bar{K}^*$s can hardly be reconstructed experimentally due to the rescattering of final pions and (anti-)kaons. This mirrors the results from our previous study on the strange vector-meson production in HICs at RHIC energies. The influence of the in-medium effects on the dynamics of the $K^*/\bar{K}^*$ is rather small since they are mostly produced at low baryon densities. Additional cuts on the shape of the observed signal and the range of the invariant mass region of the $K^*/\bar{K}^*$ also affect the final spectra. We demonstrate that the $K^*/\bar{K}^*$ in-medium effects are more visible at lower beam energy, e.g. FAIR/NICA and BES RHIC energies, where the production of $K^*/\bar{K}^*$s occurs at larger baryon densities. Finally, we present the experimental procedures to extract information on the in-medium masses and widths by fitting final mass spectra at LHC energies.Comment: 24 pages, 34 figures, extended version as published in Phys. Rev.

l-(1520)-Produktion in Proton-Proton- und zentralen Blei-Blei-Reaktionen bei 158-GeV-pro-Nukleon

In ultrarelativistischen Schwerionenkollisionen ist es möglich, Dichten und Temperaturen von hochangeregter Kernmaterie zu erreichen, die einen Übergang einer hadronischen Phase in eine partonische Phase zur Folge haben. Der Einschluss von Quarks und Gluonen in den Hadronen hebt sich auf, so dass sie sich quasi frei bewegen (Quark-­Gluon-­Plasma). Gitter-­QCD-­Rechnungen zu Folge kann dieser Zustand bei einer zentralen 208 Pb 208 Pb-­Kollision am CERN-­SPS mit den dort zur Verfügung stehenden Einschussenergien erreicht werden. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Delta(1520)­Produktion in p p und zentralen Pb Pb-­Kollisionen bei 158 GeV/Nukleon. Diese Untersuchung wurde im Rahmen des NA49-­Experimentes durchgeführt und basiert auf den Analysemethoden zur Rekonstruktion der invarianten Masse anhand von jeweis 400000 p p­ und Pb Pb-­Ereignissen. Die gesamte Phasenraum-­Akzeptanz der NA49-­Spurendriftkammern liegt bei etwa 1200 nachgewiesenen geladenen Reaktionsprodukten, für das Delta(1520), das zu 22.5 % in ein Proton und ein negativ geladenes Kaon zerfällt, bei etwa 80 %. Da der Endzustand zu 90 % aus Pionen besteht, wird eine Teil­ chenidentifikation zur Reduzierung des kombinatorischen Untergrundes notwendig. Der mit einer Auflösung von besser als 5 % gemessene spezifische Energieverlust erlaubt eine Reduktion der Kombinationen um einen Faktor 11 bei einem Signal­ verlust von einem Faktor 2. Zur Extraktion des Signals vom kombinatorischen Untergrund wird dieser durch ein Mischverfahren erzeugt, bei dem die Kandidaten aus unterschiedlichen Ereignissen miteinander kombiniert werden und vom Origi­ nalspektrum subtrahiert werden. Die Analyse der Pb Pb­Daten stellt eine große Herausforderung an das Verfahren, da das Signal­zu­Untergrundverhältnis von et­ wa 1/600 im Vergleichz u der p p­Datenanalyse sehr klein ist, bei der es bei 1/6 liegt, und somit das subtrahierte Spektrum von der genauen Beschreibung des kombinatorischen Untergrundes abhängt. Dabei hat sich gezeigt, dass ein für die p p­Analyse entwickeltes spurmultiplizitätsabhängiges Mischen die Form des Untergrundes im Maximum der Verteilung besser beschreiben kann als ein Mischen der nur benachbarten Ereignisse. Dies lässt sich jedoch nicht auf die Pb Pb­Analyse übertragen. Nach vielen Untersuchungen bleibt in dem Signalspektrum eine syste­ matische Struktur zurück, die allein von der Anzahl der Kombinationen abhängt und durch die Mischmethode und die Form des Originalspektrums gegeben ist. Eine große Herausforderung der Pb Pb­Analyse ist das Nichtvorhandensein ei­ nes signifikanten Signals im invarianten Massenspektrum, so dass der Einfluss der nötigen Qualitäts­ und Auswahlkriterien nicht direkt an dem Verhalten des Signals untersucht werden kann. Die Teilchenidentifikationskriterien wurden zur sinnvollen Optimierung des Signal­zu­Untergrundverhältnisses aus den dE/dx­Spektren her­ geleitet und zur Kontrolle an dem #­Signal überprüft. Die Optimierung von Signal S zu Untergrund BG erfolgt über die Signifikanz, die sich nach S/Wurzel aus B*G berechnet. Die Einträge des Signals werden mit den Korrekturfaktoren aus einer Simulati­ on auf die gesamte Phasenraum­Akzeptanz zu einer totalen Multiplizität hochgerechnet. Dabei ergibt sich aus der p p­Datenanalyse eine totale Multiplizät des Delta(1520) von 0.0121 ± 0.0020 ± 0.0010, die in guter Übereinstimmung mit den bisher veröffentlichten Literaturdaten liegt. Die Pb Pb­Datenanalyse liefert für die Multiplizät eine Abschätzung der oberen Grenze von 1.4 bei einem Confidence Level von 95 % (2#). Aus den Modellvorhersagen von Becattini ergibt sich eine Multiplizät von 3.5 für den chemischen Freeze­out. Nach den Rechnungen von UrQMD erfahren die Zer­ fallsprodukte des Delta(1520) bis zum thermischen Freeze­out noch Wechselwirkungen unter Energie­ und Impulsaustausch. Dies führt dazu, dass sich diese Teilchen nicht mehr zur invarianten Massen des Delta(1520) rekonstruieren lassen, was einen Verlust von 50 % darstellt. Damit hätten wir laut Becattini 1.7 nachweisbare Delta(1520). Eine weitere Möglichkeit liegt in der Theorie des dichten Mediums, in der die d­ Welle der Delta(1520)­Resonanz an das Medium koppelt und somit ihren Charakter verändert, was eine Verbreiterung oder eine Verschiebung des Signals zur Folge haben kann. Eine solche Signaländerung kann durch den direkten Vergleich der Si­ gnale der p p­Analyse mit der Pb Pb­Analyse im Bereich des statistischen Fehlers nicht bestätigt werden. Von der Experimentseite ist in ein paar Wochen noch mit der Verdopplung der Pb Pb­Datenz u rechnen, so dass diese Fragestellung mit besserer Statistik untersucht werden kann. Unter anderem kann auch die Phasenraumverteilung der Delta(1520)­Resonanz bestimmt werden, für die es bis jetzt noch keine Messung gibt. Zum zeitlichen Ende dieser Arbeit wurde mit vielen Spurfindungs­ und dE/dx­ Verbesserungen von 4.5 % auf etwa 3.5 % der dE/dx­Auflösung der Datensatz neu erstellt, der dann mit der hier angepassten Analyse untersucht wurde. Die Ana­ lyse brachte ein Delta(1520)­Signal mit einer Signifikanz von 6 hervor, aus dem sich eine Multiplizität von 1.45 ± 0.29 ± 0.14 berechnen ließ. Im wesentlichen zeigt dies, dass die hier besprochene Vorgehensweise der Optimierung eines nicht signi­ fikanten Signals erfolgreich ist, da sie direkt auf den neuen Datensatz übertragen werden konnte, um die beste Signifikanz des Signals zu erhalten. Die obere Grenzabschätzung ohne Signal und die neu berechnete Multiplizität aus dem Signal sind im Bereich ihrer Fehler konsistent, so dass die am Ende folgende Diskussion sich nicht unterscheidet, und dieses Signal einen schönen Abschluss gibt und die vorher berechnete obere Grenze bestätigt. Die Analyse von Delta(1520) war der Auslöser der Idee, open charm­Teilchen in NA49 zu messen. Der ebenfalls kleine Wirkungsquerschnitt der D­Mesonen liegt in der Größenordnung der Delta(1520)­Resonanz. Anhand einer Simulation wurde unter Ver­ wendung der gleichen Analysemethode, die zur Bestimmung der Multiplizität der Delta(1520) verwendet wurde, die Signifikanz für ein Signal oder eine obere Grenze abgeschätzt [Gaz00]. Dies führte weiterhinz u dem Vorschlag mit dem NA49­ Experiment eine größere Statistik an Pb Pb­Ereignissen aufzuzeichnen, um das Programm der Delta(1520) und der open charm­Messung fortzusetzen [Bot00], worauf in der Strahlzeit Herbst 2000 3.5 Millionen Ereignisse aufgezeichnet wurden

Resonance production from jet fragmentation

Short lived resonances are sensitive to the medium properties in heavy-ion collisions. Heavy hadrons have larger probability to be produced within the quark gluon plasma phase due to their short formation times. Therefore heavy mass resonances are more likely to be affected by the medium, and the identification of early produced resonances from jet fragmentation might be a viable option to study chirality. The high momentum resonances on the away-side of a triggered di-jet are likely to be the most modified by the partonic or early hadronic medium. We will discuss first results of triggered hadron-resonance correlations in Cu+Cu heavy ion collisions.Comment: Hot Quarks Colorado 2008 Proceedings, 4 pages 5 figure

Resonance production in heavy ion collisions

Recent results of resonance production from RHIC at $\sqrt{s_{\rm NN}} =$ 200 GeV and SPS at $\sqrt{s_{\rm NN}} =$ 17 GeV are presented and discussed in terms of the evolution and freeze-out conditions of a hot and dense fireball medium. Yields and spectra are compared with thermal model predictions at chemical freeze-out. Deviations in the low transverse momentum region of the resonance spectrum of the hadronic decay channel, suggest a strongly interaction hadronic phase between chemical and kinetic freeze-out. Microscopic models including resonance rescattering and regeneration are able to describe the trend of the data. The magnitude of the regeneration cross sections for different inverse decay channels are discussed. Model calculations which include elastic hadronic interactions between chemical freeze-out and thermal freeze-out based on the K(892)/K and $\Lambda$(1520)/$\Lambda$ ratios suggest a time between two freeze-outs surfaces of $\Delta \tau>$ 4 fm/c. The difference in momentum distributions and yields for the $\phi$(1020) resonance reconstructed from the leptonic and hadronic decay channels at SPS energy are discussed taking into account the impact of a hadronic phase and possible medium modifications.Comment: 8 pages, 4 figures, conference proceedings (SQM2004

What do we learn from Resonance Production in Heavy Ion Collisions?

Resonances with their short life time and strong coupling to the dense and hot medium are suggested as a signature of the early stage of the fireball created in a heavy ion collision \cite{rap00,lut01,lut02}. The comparison of resonances with different lifetimes and quark contents may give information about time evolution and density and temperature of during the expanding of fireball medium. Resonances in elementary reactions have been measured since 1960. Resonance production in elementary collisions compared with heavy ion collisions where we expect to create a hot and dense medium may show the direct of influence of the medium on the resonances. This paper shows a selection of the recent resonance measurements from SPS and RHIC heavy ion colliders.Comment: 10 pages, 8 figures, HotQuarks 2004 conference proceeding