Study of charged hadron production with tof-dE/dx identification method in central Ar+Sc collisions in NA61/SHINE experiment at CERN

Streszczenie Badanie produkcji naładowanych hadronów z wykorzystaniem metody identyfikacji tof-dE/dx w centralnych zderzeniach Ar+Sc w eksperymencie NA61/SHINE w CERN Niniejsza rozprawa przedstawia inkluzywne widma produkcji naładowanych hadronów: porotonów, anty-protonów, π+, π−, K+ oraz K− w10% najbardziej centralnych zderzeń 40Ar+45Sc. Dane doświadczalne dotyczące oddziaływań Ar+Sc zebrane zostały przez spektrometr NA61/SHINE działający przy akceleratorze SPS w CERN. Wyniki są przedstawione dla sześciu pędów wiązki: 13A, 19A, 30A, 40A, 75A, 150AGeV/c. Jest to pierwszy pomiar produkcji hadronówwoddziaływaniach Ar+Scwzakresie energetycznym akceleratora SPS. Identyfikacja cząstek naładowanych została przeprowadzona z wykorzystaniem metody tof − dE/dx. Metoda oparta jest na jednoczesnym pomiarze strat energii w komorach projekcji czasowej oraz czasu ich przelotu przez detektor. Dwuwymiarowe widma produkcji cząstek zostały wynznaczone w funkcji pospieszności i pędu poprzecznego. Obliczono i zastosowano poprawki na efekty związane a wydajnością detektora oraz procedury rekonstrukcji, a także na wkład od cząstek pochodzących ze słabych rozpadów.Widma pędu pop-rzecznego naładowanych kaonów w obszarze średnich pospieszności zostały sparametryzowane z wykorzystaniem Boltzmannowskiego rozkładu wykładnieczego. Parametryzacja widm umożliwiła wyznaczenie krotności naładowanych kaonów w tym przedziale posipieszności, a także pozwoliła na okreslenie wartości odwrotności parametru nachylenia widm T.Wyniki te zostały wykorzystane do badań progu na uwolnienie kwarków w oddziaływaniach jąder o średnich masach przy energiach CERN SPS. Produkcja hadronów w oddziaływaniach Ar+Sc jest częścią głownego programu doświadczalnego eksperymentu NA61/SHINE polegającego na badaniu progu na uwolnienie kwarków oraz poszukiwaniu punktu krytycznego materii oddziałującej silnie. Wyniki prezentowane w tej rozprawie zostały porównane z pomiarami produkcji hadronówwoddziaływaniach p+p, Be+Be oraz Pb+Pb uzyskanymi przez eksperymenty NA49 oraz NA61/SHINE przy akceleratorze SPSwCERN. Ponadto, wyniki zostały porównane z przewidywaniami trzech mikroskopowych modeli teoretycznych.

Abstract Study of charged hadron production with tof-dE/dx identification method in central Ar+Sc collisions in NA61/SHINE experiment at CERN This thesis presents results on inclusive spectra of protons, anti-protons, π+, π−, K+ and K− in 10% of the most central 40Ar+45Sc collisions. Data on A+Sc collisions were collected by the NA61/SHINE experiment at the CERN SPS. Results are presented for six beam momenta: 13A, 19A, 30A, 40A, 75A, and 150AGeV/c. This is the first measurement of hadron production in Ar+Sc collisions in the SPS energy range. Identification of charged particleswas performed via the tof−dE/dx method. The method is based on the simultaneous measurement of particle energy loss in the Time Projection Chambers and time-of-flight through the detector. Two-dimensional particle spectra are presented as a function of rapidity and transverse momentum. The results include corrections for various effects related to detector and reconstruction procedure efficiencies and particles originating from weak decays. Special attention was paid to the production of K mesons, lightest strange particles produced in heavy ion collisions. Transverse momentum spectra of charged kaons in mid-rapidity were parametrized with a Boltzmann-like exponential function. The parametrization yielded values for the inverse slope parameter T and enabled the calculation of kaon yields in mid-rapidity. Strangeness production in mid-rapidity was studied in the scope of the onset of deconfinement in intermediate-mass nuclei at the CERN SPS energy range. Hadron production in Ar+Sc interactions is part of the main program of NA61/SHINE related to the study of the onset of deconfinement and the search for the critical point in strongly-interacting matter. The results presented in this thesis were compared with hadron production measurements in p+p, Be+Be, and Pb+Pb collisions recorded by the NA61/SHINE and NA49 experiments. Moreover, a comparison with predictions of three microscopic theoretical models was provided.