Katarzyna GrebieszkowWarsaw University of Technology

Nuclear Physics DivisionHeavy Ion Reactions Group

Energy dependence of transverse Energy dependence of transverse momentum fluctuationsmomentum fluctuations

status of the draft 

NA49 Collaboration MeetingMay 26th – 28th, 2008

Kraków

   

Draft10Draft10 of publication: of publication:/afs/cern.ch/user/k/kperl/group/ENERGY_PUBLICATION/pt_fluct_energy_draft10.pshttp://www.if.pw.edu.pl/~kperl/EVO/evo3.html

● Introduction and Motivation – shorter version suggested by Peter Seyboth● Measures of fluctuations ­ M(pT) distribution, ΦPT correlation measure, two­particle 

correlation plots using cumulative variable 'x' (definitions, properties, etc.)● Experimental Set­up – description, plot● Data selection and analysis

– Data sets– Event and particle selection      – Corrections and error estimates

● Results and Discussion ● Summary

● Old Appendix – what was the origin of increased pT fluctuations at lower energies (event­by­event impact parameter fluctuations). Appendix has been removed completely, instead a reference to K.G. “Influence of Impact Parameter Fluctuations on Transverse Momentum Fluctuations”, Phys. Rev. C76, 064908 (2007)  has been added.

   

● Data selection and analysis

Event and track selection criteriaEvent and track selection criteria

● Cut on x, y, z position of the fitted vertex

● ntf/nto > 0.25                                                                                                                       

● z_first < 200 cm

● |bx| < 2 cm, |by| < 1 cm

● nmp > 30,  np/nmp > 0.5

● 0.005 < pT < 1.5 GeV/c

● 1.1 < y* < 2.6   forward rapidity                

                           Kinematic + quality cuts and common acceptance ==>  we are looking at 5% of all charged particles produced in central Pb+Pb

 pT ­ φ example for 2.0 < y* < 2.2  

pT =A

2−B

   

beam rapidity

“at lower energies the NA49 TPC 

acceptance extends to the projectile 

rapidity domain and the selected particles 

may be contaminated by 

elastically scattered or diffractively 

produced protons”

therefore additional track cut: therefore additional track cut: yy**pp< y< y**

beambeam­ 0.5­ 0.5

   

Corrections and error estimates

Points for 40A and 158A GeV – removed to make plots readable

Systematic error – from ΦPT 

stabilities

dotted – 20A GeVdashed – 30A and 80A GeV

   

New analysis: ΦPT for different beam intensities and magnetic field configurations at top SPS energy only (158A GeV). 7.2% of the most central events selected using Benjamin's class. The horizontal axis (production type):

1 ­ 00M (min. bias, STD+), 15 921 events, multip.(all)=76.7 ,2 ­ 00N (min. bias, STD­), 7 053 events, multip.(all)=76.7,3 ­ 01J (min. bias, STD+, low intensity), 8 595 events, multip.(all)=76.2,4 ­ 00B (10% central, STD+), 228 485 events, multip.(all)=76.8,5 ­ 01I (20% central, STD+, 256TB), 498 319 events, multip.(all)=75.6.

Kinematic (forward rapidity) and acceptance cuts included (see multiplicities). Azimuthal angle versus pT as in our current publication (so­called "common acceptance" for all energies). Points are NOT corrected for TTR. 

   

        The final version in the draft: 

bias due to tracking inefficiency – lower than 0.5­1.0 MeV/c

   

● Results and Discussion M(pT) for data and M(pT) for 

mixed eventsall charged particles

No evidence of increased event­by­event fluctuations; the same shape of histogram for data and for mixed events

   

● Results and Discussion  M(pT) data  /  M(pT) mixedall charged particles

No evidence of increased event­by­event fluctuations; the same shape of histogram with data and mixed events

   

← new color scale

● Results and Discussion 

   

Comparison to the UrQMD model  (version 1.3)

(an old sample of 40A GeV interactions – replaced by a new one )

   

Stephanov, Rajagopal, Shuryak: fluctuations due to the critical point should be dominated by fluctuations of pions with low pT, for example pT ≤ 500 MeV; suggestion to do analysis with several upper pT cuts.

new: lines for UrQMD 

   

Magnitude – M. Stephanov, K. Rajagopal, E. V. Shuryak  (Phys. Rev. D60, 114028 (1999)) + private communication (see remark above)Size (width of the critical region) – Y. Hatta, T. Ikeda (Phys. Rev. D67, 014028 (2003))Position of CEP (µB) and the NA49 value of µB– Z. Fodor, S. D. Katz (JHEP 0404, 050 (2004)) & F. Beccatini, J. Manninen, M. Gaździcki (Phys. Rev. C73, 044905 (2006))

Remark: predicted fluctuations at the critical 

point should result in ΦPT 

≅ 20 MeV/c, the effect of limited 

acceptance of NA49 reduces them to Φ

PT ≅ 110 MeV/c0 MeV/c

   

Comparisons with other experiments – new plots

   

The reason of significant difference between lowest RHIC (19.6 GeV) and top SPS (17.3 GeV) energy

difference

   

Fragment added by M. Gaździcki:

“The approximately linear dependence of ΦPT on the fraction of accepted particles in the limit lA << lC suggested an introduction of fluctuation measures ΣpT (%) and σpT,dyn, which for large particle multiplicities are proportional to sqrt(ΦPT/<N>).”lA – acceptance lengthlC – correlation scale 

The end of the draft

   

The new kind of analysis – suggested to included in the draft

   

The latest CERES paper (arXiv:0803.2407):(x1,x2) for several bins of angular separation ∆φ =|φi – φj| (∆φ =|φ1 – φ2|)

Small ∆φ  ­ short range correlations (Bose­Einstein, Coulomb), vanish for higher ∆φClose to ∆φ = 900 – small anti­correlation at high pT

Large ∆φ  ­ positive correlation due to jets (high pT corresponds to high x)CERES

Pb+Au 158A GeV0­5% most central interactions

0.1 < pT < 1.5 GeVmidrapidity 2.2 <  < 2.7

Two­particle correlations as function of (x(pT)1,x(pT)2) in different regions of ∆φ. No charge selection has been applied.

   

Two­particle correlations in 00 < ∆φ < 300  (upper row) and 1500 < ∆φ < 1800 (lower row). Results for positive, negative andunlike­sign particle pairs are shown separately.

Correlation for ++ and ­ ­ on diagonal → the effect of HBTCorrelation of unlike­sign particles (+­)  restricted to lower pT as expected from Coulomb interaction and contaminations from e+e­ pairs 

CERES results for different charge combinations

   

Our results for 20A and 158A GeV (7.2% most central)                  Still no cuts on ∆φ 

BE correlations visible on diagonal for (++) pairs and (­­) pairs, Coulomb effects not visible in (+­) figure

1. here statistics can be only slightly increased, for 20A GeV from 160 k events to 200­220 k events or  2. we can use different color scale 

Should be included in the draft??

   

For a comparison – results from my PhD thesis (5% most central Pb+Pb at 158A GeV)

Maximum for Coulomb effect (+­ pairs) visible because the azimuthal angle acceptance much better than in the case of the energy scan 

Taken into analysis: 20% of charged particles produced in Pb+Pb

(instead of 5% ­ as in the previous slide) 

   

Additional test – azimuthal acceptance curves removed

...and another scale:

Now, the Coulomb maximum is visible

   

Results for several ∆φ

NA49 results for 158A GeV (7.2% most central,00B)∆φ =|φi – φj| (∆φ =|φ1 – φ2|) 

Procedure:

1. Selection of accepted particlesNormally (STD+) positively charged particles are concentrated around 00, whereas negatively charged ones populate region around 1800. In order to define acceptance curves we transform (reflection + shifting) azimuthal angle of negatively charged particles (see the draft for details)  

Our azimuthal angle – example for both positively and negatively charged, but the negatively charged ones has been transformed

 pT ­ φ example for 2.0 < y* < 2.2  

pT =A

2−B

   

2. Very important: having defined a list of accepted particles we must come back to the original definition of azimuthal angle in order to calculate ∆φ =|φi – φj| for each pair

3. When  ­1800 < φi < 1800 and ­1800 < φj < 1800, their difference ∆φ =|φi – φj| will vary between 00 – 3600. Therefore:

∆φ = |φi – φj|if (∆φ > 1800) then∆φ = ∆φ ­ 1800

looks.... strange!

   

Very fast test of my program:

Our “normal” procedure for 158A GeV:

Results of program where additional cut on ∆φ =|φi – φj| (∆φ =|φ1 – φ2|) is applied but = 00 < ∆φ < 1800  what should result in the same plot as in “normal” procedure

The same results so the program works properly! The reason of “strange” structure for different ∆φ – our azimuthal angle in NOT flat

   

If it is indeed a problem of azimuthal angle acceptance than mixed events* should exhibit a very similar structure of (x1, x2) plots. Histograms for mixed events:

mixed events (30 k events for each energy) – constructed on the basis of original ones; the same multiplicity and inclusive pT distributions but each particle in a mixed event taken at random from different real event. All particle correlations are washed out.

very similar to the real data!

   

Additional test for mixed events at 158A GeV:

Results of the program where additional cut on ∆φ =|φi – φj| (∆φ =|φ1 – φ2|) is applied but = 00 < ∆φ < 1800  what should result in the same plot as in “normal” procedure

⇒ everything is OK.

(no particle correlations for mixed events, uniformly populated plot)

   

Let's divide data by mixed events:

Important remark: CERES (x1, x2) histograms were divided by those for mixed events in order to get rid of “residual pT correlations caused by detector acceptance effects. Such correlations may occur in differential analyses, if local deviations from the inclusive pT distributions are present.”Note:  CERES ­ “residual” azimuthal acceptance problems, NA49 – a real problem NA49 results for 

158A GeVNow, it looks much more reasonable!

Evidence of short­range correlations (small ∆φ), 

Jets not observed (high ∆φ), due to pure azimuthal acceptance? Different rapidity region?

   

Maybe we will be able to improve the situation when we forget about acceptance curves (pT, φ)

Possible problems: acceptance description

   

Results with no azimuthal angle acceptance curves applied

Real events                                                 

   

Results with no azimuthal angle acceptance curves applied

 Mixed events

   

Results with no azimuthal angle acceptance curves applied

Tests: results of the program where additional cut on ∆φ =|φi – φj| (∆φ =|φ1 – φ2|) is applied but = 00 < ∆φ < 1800  what should result in the same plot as in “normal” procedure

Real events                                                     Mixed events

   

Results with no azimuthal angle acceptance curves applied

Real events divided by mixed events:

Evidence of short­range correlations (small ∆φ), 

Jets still not observed (high ∆φ), 

   

Conclusions, plans: 

1. Probably due to the azimuthal angle acceptance of the NA49 and/or different (than in CERES) rapidity region (forward­rapidity instead of mid­rapidity) I was not able to reproduce CERES results at high 2. One can analyze lower energies, but since the acceptance is even worse at lower energies we should not expect to observe jet peak.3. We should probably publish results without analysis for different , but we can still add new plots for ++, ­­ and +­ pairs.