Ereignischarakterisierung

 

 
Abbildung 4.1:   Verteilung der Vertex z-Koordinate für verschiedene Multiplizitätsklassen in der Plastikwand. Während zentrale PM5 Ereignisse keine Kontamination durch Untergrundereignisse aufweisen, steigt dieser Beitrag für periphere Multiplizitätsbereiche stark an. Ein großer Teil des Untergrundes für PM3 wird in der Austrittsfolie des Strahlrohres etwa 1m vor dem Target erzeugt, während für PM1 schon eine Reaktion mit der Luft ausreicht. Als Kriterium für ein Targetereignis wurde ein z-Vertex innerhalb von 20cm um das Target verlangt. Ereignisse mit weniger als zwei Spuren in der CDC wurden ebenfalls als Untergrundereignisse verworfen.

Im Gegensatz zu den theoretischen Modellen ist der Stoßparameter im Experiment prinzipiell unbekannt. Gesucht sind daher Observable, die möglichst eindeutig vom Stoßparameter abhängen oder zumindest den gewünschten Stoßparameterbereich selektieren.

Die einfachste Observable ist die Multiplizität der emittierten Teilchen bzw. die einfacher zu messende Multiplizität geladener Teilchen. Dieser Größe liegt die simple Annahme zugrunde, daß die Zahl der Reaktionsprodukte steigt, je zentraler die Kollision und je größer die Energiedeposition ist [Gut89a]. Auch werden bei zentraleren Stößen mehr sekundäre Teilchen (meist Pionen) produziert, was die Multiplizität weiter erhöht. Über die Multiplizität wird auch normalerweise schon auf dem Triggerlevel eine Vorauswahl über die Zentralität des Ereignisses getroffen, was bei komplizierteren Kriterien (das Verhältnis von transversaler zu longitudinaler Energie: ERAT [Rei92], die Balance der transversalen Impulse: Directivity [Ala92]...) erst Offline möglich ist.

Weil aus der Rohmultiplizität in der externen Plastikwand schon der Trigger extrahiert wurde, liegt es nahe, diese Multiplizität auch zur Klassifikation der Ereignisse zu benutzen.

Im folgenden wird mit PMUL die Multiplizität geladener Teilchen in der externen Plastikwand bezeichnet, die diese Bedingungen erfüllen:

• Das Teilchen muß den Szintillator durchdrungen haben, da sonst, wie in Kapitel 2.3 beschrieben, eine Ladungsidentifikation nicht möglich ist.
• Die rekonstruierte Geschwindigkeit des Teilchens muß physikalisch sinnvoll sein (v<c)

In Anlehnung an die Klassifikation, die die Plastic-Ball Kollaboration verwendet [Gut89a], wird die in Abbildung 4.2 unten gezeigte Plastikwandmultiplizität in fünf Bereiche (PM1-PM5) unterteilt. Diese Klassifikation orientiert sich an dem aus Kollisionen schwerer Systeme bekannten Plateau. PM5 wird dann als die Multiplizität festgelegt, bei der die Verteilung auf die Hälfte der Plateauhöhe abgefallen ist. PM1 bis PM4 ergibt sich aus der Einteilung der Multiplizität unterhalb von PM5 in gleichgroße Bereiche. Mit dieser Definition der PM-Klassen ist eine system- und energieunabhängige Ereignisklassifikation möglich.

Berücksichtigt werden muß noch, daß sich das Target nicht im Vakuum befand und daher ein Teil der Ereignisse aus Untergrundereignissen mit der umgebenden Luft stammt. Diese können über den mit Hilfe der Spuren in der CDC bestimmten Vertex des Ereignisses weitgehend erkannt und ausgeschlossen werden.

In Abbildung 4.1 ist die Verteilung des Ereignisvertex in Strahlrichtung für verschiedene Multiplizitätsbereiche gezeigt. Ereignisse mit hoher Multiplizität (PM5) werden fast nur im Target produziert. Bei mittleren Multiplizitäten (PM3) liefert die Edelstahl-Austrittsfolie des Strahlrohres den dominanten Beitrag zum Untergrund. Aber auch sehr zentrale Reaktionen mit Stickstoff bzw. Sauerstoff liefern eine genügend hohe Multiplizität. Den meisten Untergrund hat man erwartungsgemäß bei niedrigen Multiplizitäten (PM1). Hier reicht schon eine periphere Kollision mit Stickstoff oder Sauerstoff, um die erforderliche Multiplizität zu erreichen.

Der Abfall der Zählrate für Untergrundereignisse, die aus Kollisionen strahlabwärts vom Target stammen, liegt daran, daß immer weniger Teilchen so stark rückwärts emittiert werden, daß sie noch in den Akzeptanzbereich der CDC fallen. Daher werden Ereignisse, die weniger als zwei Spuren in der CDC aufweisen, ebenfalls verworfen. In Tabelle 4.1 ist der prozentuale Anteil an Untergrundereignissen im Trigger für die einzelnen PM-Klassen aufgeführt. Zusätzlich ist der nach dem Schnitt auf den z-Vertex verbliebene Anteil an Untergrundereignissen (Kontamination) aufgelistet.

 

 
Abbildung:   Plastikwandmultiplizität: Oben ist die gemessene Verteilung der Plastikwandmultiplizität und der jeweilige über den Z-Vertex des Ereignisses bestimmte Untergrundbeitrag gezeigt. Lediglich für PM1 und PM2 stellt der Untergrund ein ernstzunehmendes Problem dar. Die beiden zentralen Multiplizitätsbereiche PM4 und PM5 sind weitgehend untergrundfrei. Die Korrelation des Stoßparameters im IQMD-Modell mit der Plastikwandmultiplizität ist in der Mitte gezeigt. Durch die Einteilung in Multiplizitätsklassen läßt sich eine Stoßparameterselektion bis zu 3fm erreichen. Unten ist die Übereinstimmung von simulierter Plastikwandmultiplizität mit der untergrundbereinigten experimentellen dargestellt. Die maximale Multiplizität liegt in beiden Fällen zwischen 90 und 100. Die Verwendung derselben Multiplizitätsklassen PM1-PM5 für Vergleiche zwischen Daten und IQMD-Modell ist daher gestattet. Nur die Verteilung bei PM1 ist stark durch den Detektor beeinflußt.

Abbildung 4.2 zeigt oben die auf die Untersetzungsfaktoren der einzelnen Trigger korrigierte PMUL-Verteilung aller Ereignisse und den Anteil der über den Vertex erkannten Untergrundereignisse im Trigger. Das vom Untergrund bereinigte Spektrum ist unten abgebildet. Bei sehr kleinen Multiplizitäten (PM1) ist es durch die untere Schwelle des Minimum Bias Triggers stark beeinflußt. Das muß bei der Interpretation der Daten in dieser PM-Klasse berücksichtigt werden.

In der Mitte ist der Zusammenhang zwischen dem Stoßparameter im IQMD-Modell und der gefilterten Multiplizität in der Plastikwand (PMUL) dargestellt. Die mittleren Stoßparameter für die einzelnen PM-Klassen sind in Tabelle 4.1 angegeben. Bis zu b 3fm gibt es im Mittel einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Multiplizität in der Plastikwand und dem Stoßparameter. Weil das Maximum der Flußeffekte im Bereich peripherer Stöße liegt, genügt diese Stoßparameterselektion über die Multiplizität. Will man zentralere Kollisionen mit b 3fm auswählen, ist, wie aus den Phase1 Experimenten bekannt [Sod94], die Multiplizität geladener Teilchen alleine kein ausreichendes Kriterium.

Unten ist zum Vergleich die PMUL-Verteilung für gefilterte IQMD-Ereignisse und für experimentelle Daten dargestellt. Die experimentelle Multiplizitätsverteilung wird vom Modell sehr gut reproduziert. Die Einteilung der IQMD-Ereignisse in dieselben Multiplizitätsklassen wie die experimentellen Daten ist daher gerechtfertigt.