Rapiditätsverteilungen

 
Abbildung:   Rapiditätsverteilung lokales TrackingI: die Konturlinien geben 80%, 50%, 20%, 5%, 1% des jeweiligen Maximums wieder. Die gepunkteten Linien zeigen die geometrische Akzeptanz der CDC. Die Pionenspektren sind durch die niedrige Effizienz dieses Tracking-Programms stark beeinflußt.

 
Abbildung:   Rapiditätsverteilung lokales TrackingII: die Konturlinien geben 80%, 50%, 20%, 5%, 1% des jeweiligen Maximums wieder. Die gepunkteten Linien zeigen die geometrische Akzeptanz der CDC. Die positiven Pionen zeigen gegenüber den negativen ein zu höheren Transversalimpulsen verschobenes Maximum.

 
Abbildung:   Rapiditätsverteilung Hough Transformation: die Konturlinien geben 80%, 50%, 20%, 5%, 1% des jeweiligen Maximums wieder. Die gepunkteten Linien zeigen die geometrische Akzeptanz der CDC. Die Form der Verteilung der positiven Pionen ist auf einen Fehler im Programm zurückzuführen, der sich schon in den Simulationen in Abbildung 3.8 zeigte. Die Verteilung der negativen Pionen ist stärker um Midrapidität konzentriert als bei den anderen Tracking-Programmen.

 
Abbildung:   Rapiditätsverteilung Conformal Mapping: die Konturlinien geben 80%, 50%, 20%, 5%, 1% des jeweiligen Maximums wieder. Die gepunkteten Linien zeigen die geometrische Akzeptanz der CDC. Der größte Unterschied zu den anderen Tracking-Programmen ist die Emission von positiven Pionen mit hohen Transversalimpulsen bei niedrigen Rapiditäten in peripheren Stößen. Hier sind weitere Untersuchungen notwendig.

Zur globalen Untersuchung der Impulsverteilungen bietet sich die Darstellung der lorentzinvarianten Wirkungsquerschnitte in einem Transversalimpuls gegen Rapidität-Diagramm an. Der Transversalimpuls wird auf die Masse des jeweiligen Teilchens und auf den Projektilimpuls pro Nukleon normiert. Die so erhaltene dimensionslose Größe

hängt nicht mehr von der Teilchenmasse ab und ermöglicht durch die Normierung auf den Projektilimpuls einen Vergleich bei unterschiedlichen Einschußenergien.

Analog wird die Rapidität y auf die Schwerpunktsrapidität  normiert:

So liegt die Targetrapidität bei -1, die Projektilrapidität bei +1 unabhängig von der Strahlenergie.

In Abbildung 4.3 bis 4.6 sind diese Rapiditätsverteilungen für die verwendeten Tracking-Programme gezeigt. Aus diesen Diagrammen lassen sich Schlüsse über Produktionsmechanismen und -quellen der Teilchen ziehen. Zu diesem Zweck werden die Ereignisse in die in Kapitel 4.1 eingeführten PM-Zentralitätsklassen unterteilt und so die Abhängigkeit vom Stoßparameter betrachtet. Der Einfluß der verwendeten Tracking-Programme auf grundlegende physikalische Observable läßt sich durch den Vergleich dieser Diagramme abschätzen.

Generell läßt sich sagen, daß der Einfluß der Zentralität der Kollision auf die Rapiditätsverteilungen mit steigender Teilchenmasse zunimmt. Während die Pionen überall eine sehr breite Verteilung um Midrapidität aufweisen, zeigt sich bei den Baryonen eine immer stärkere Ausbildung einer Midrapiditätsquelle. Die Deformation der Spektren der positiven Pionen bei hohen Transversalimpulsen stammt von der Teilchenidentifikation. Es erfolgt im Impuls ein Schnitt bei 650MeV/c, oberhalb dessen sie sich, wie in Abbildung 2.8 gezeigt, nicht mehr eindeutig von Protonen trennen lassen.

In Abbildung 4.3 sind die Rapiditätsverteilungen für Protonen, Deuteronen, Tritonen und geladene Pionen aus dem lokalen Tracking I gezeigt. Aufgrund des verwendeten Trackmodells gerader Spuren, ist die Pionenausbeute gering und schließt den Transversalimpulsbereich unterhalb von 100MeV/c aus. Die in Abbildung 4.4 gezeigten Diagramme sind das Resultat des lokalen Tracking II. Wie erwartet, werden vorwiegend mehr Pionenspuren gefunden. Die Form der Pionenspektren ist ein wenig konkaver.

Das in Abbildung 4.5 gezeigte Ergebnis der adaptiven Hough-Transformation beschränkt sich bei Pionen wie das lokale Tracking I auf Transversalimpulse oberhalb von 100MeV/c. Der größte Unterschied zu den anderen Diagrammen ist bei den positiven Pionen und hier bei niedrigen Transversalimpulsen zu sehen. Da diese Deformation auch schon bei den in Kapitel 3.3 gezeigten Simulationsvergleichen auftrat, ist sie wohl auf einen Programmfehler zurückzuführen. Dieser Fehler scheint die Spektren der anderen Teilchen aber nicht zu beeinflussen. Das Spektrum der negativen Pionen ist konvexer, als das mit den anderen Methoden erzeugte. Die Baryonen zeigen dasselbe massenabhängige Verhalten.

In Abbildung 4.6 ist das mit dem Conformal Mapping erzeugte Resultat dargestellt. Der stärkste Unterschied zu den vorherigen Spektren ist die Emission positiver Pionen bei mittleren Stoßparametern (PM3) mit hohen Transversalimpulsen und gleichzeitig sehr niedrigen Rapiditäten. Ansatzweise ist dieses Verhalten auch bei den negativen Pionen zu sehen. Weil aber auch die Protonen eine Andeutung dieses unerwarteten Verhaltens zu zeigen scheinen, könnte es sich um ein Artefakt durch das verwendete Tracking-Programm handeln. Auch daß keines der anderen Tracking-Programme solch eine Emission auch nur in Ansätzen zeigt, deutet daraufhin. Hier sind in Zukunft noch nähere Untersuchungen notwendig. Die Baryonenspektren fallen mit steigendem Transversalimpuls steiler ab, haben aber dasselbe massenabhängige Verhalten.

 
Abbildung:   Rapiditätsverteilung geladener Pionen bei PM5 für die eingesetzten Tracking-Programme: Die gestrichelten Linien zeigen die Verteilung für eine isotrope Emission aus einer Quelle bei Midrapidität. Die experimentellen Verteilungen lassen sich nicht durch eine solche Quelle beschreiben, die Annahme einer solchen isotropen Emission aus einer Quelle bei Midrapidität ist daher nicht gerechtfertigt.

Ein weiterer hier interessanter Aspekt sind die Quellverteilungen für Pionen. Hierfür ist der 4 -Detektor durch seine Fähigkeit, geladene Pionen in einem großen Bereich des Phasenraums simultan zu messen, besonders geeignet. In Abbildung 4.7 ist die Rapiditätsverteilung negativer und positiver Pionen bei PM5 gezeigt. Die gestrichelten Linien sind die berechnete Verteilung für eine isotrope Emission bei Midrapidität. In den vom Detektor unbeeinflußten Bereichen stimmen die gemessenen Rapiditätsverteilungen nicht mit dem Verlauf dieser Linien überein. Dies stimmt qualitativ mit Daten des Systems Ar+KCl bei 1.8AGeV überein, die ebenfalls nicht mit einer isotropen Emission aus einer Quelle bei Midrapidität kompatibel waren [Sto86]. Die Annahme einer isotropen Emission geladener Pionen aus einer Quelle bei Midrapidität ist daher nicht gerechtfertigt.