Study of hard probes in proton and nucleus collisions
Project goals
The project focuses on a very current topic in particle physics, the study of the strong interaction using hard probes (quarkonia and jets) in proton and nuclear collisions measured by the STAR experiment at the RHIC collider. One of the goals of QCD is to understand the dynamics of quarks and gluons and the formation of hadrons. We will use quarkonia, bound states of the heavy quark and its antiquark for the study. A complete understanding of the mechanism of quarkonium production is still unsatisfactory because their production involves two energy (length) scales. The first phase consists of the production of QQbar pair, which can be calculated using pQCD. The second phase is the evolution of the QQbar pair to the final color-neutral state. The initial QQbar pair can be either in a color singlet or octet state which leads to different theoretical approaches to describing the formation of quarkonia. Within the project, we will perform new measurements of the production of J/psi and Upsilon in proton collisions at the energy of 510 GeV. The second key topic for understanding the properties of the strong interaction is the properties of QGP which can be studied using energetic partons (quarks and gluons) passing through the hot and dense nuclear matter. Here we will use jets, collimated showers of hadrons, produced in hard scattering of partons in the initial phase of the collision, which are sensitive to the formation and evolution of QGP. A key kinematic area we will focus on is the production of lower energy jets that probe longer wavelengths toward the ideal liquid scale. We will perform the first-ever measurements of the inclusive production of jets at RHIC from low energies including jets with larger radii in Au collisions at 200 GeV, which we will compare with jet measurements in proton collisions. The results obtained will be essential for theoretical models of parton propagation in QGP and will contribute significantly to the determination of its properties.
Keywords
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
—
Call for proposals
SMSM2025LU001
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
MSMT-355/2025-9
Alternative language
Project name in Czech
Studium tvrdých sond v protonových a jaderných srážkách
Annotation in Czech
Projekt je zaměřen na velmi aktuální téma částicové fyziky, studium silné interakce pomocí tvrdých sond (kvarkonií a jetů) v protonových a jaderných srážkách měřených experimentem STAR na urychlovači RHIC v USA. Jedním z cílů QCD je porozumět dynamice kvarků a gluonů a vzniku hadronů. Ke studiu použijeme kvarkonia, vázané stavy těžkého kvarku a jeho antikvarku. Úplné porozumění mechanismu vzniku kvarkonií je stále neuspokojivé, protože jejich produkce zahrnuje dvě energetické (délkové) škály. První fáze spočívá v produkci kvarkového-antikvarkového (QQbar) páru, který je s vysokou přesností spočitatelný pomocí poruchové QCD. Druhou fází je ale vývoj QQbar páru do konečného barevně neutrálního stavu. Počáteční QQbar pár může být buď v barevném singletním, resp. oktetovém stavu, což vede k různým teoretickým přístupům popisu vzniku kvarkonia. V rámci projektu provedeme zcela nová diferenciální měření produkce charmonia J/psi a bottomonia Upsilon ve srážkách protonů při energii 510 GeV. Druhým tématem klíčovým pro pochopení vlastností silné interakce jsou vlastnosti QGP, které lze studovat pomocí energetických partonů (kvarků a gluonů) procházejících touto horkou a hustou jadernou hmotou. Zde využijeme jety, kolimované spršky hadronů, vznikající ve tvrdém rozptylu partonů v počáteční fázi srážky, které jsou citlivé na vznik a vývoj QGP. Rozlišovací schopnost jetů je inverzní k délkové škále a klesá s jejich šířením QGP a ochlazováním QGP při jeho rozpínání. Klíčovou kinematickou oblastí, na kterou se zaměříme, je produkce jetů s nižší energií, které sondují delší vlnové délky směrem ke škále ideální kapaliny a provedeme vůbec první měření inkluzivní produkce jetů na urychlovači RHIC od nízkých energií včetně jetů s většími poloměry ve srážkách jader zlata při energii 200 GeV, které porovnáme s měřením jetů ve srážkách protonů. Získané výsledky budou zásadní pro teoretické modely propagace partonů v rychle se rozpínajícím QGP a významně přispějí k určení jeho vlastností.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Mar 1, 2025
Realization period - end
Dec 31, 2028
Project status
Z - Beginning multi-year project
Latest support payment
—
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-MSM-LU-R
Data delivery date
Feb 5, 2025
Finance
Total approved costs
10,798 thou. CZK
Public financial support
10,798 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 798 CZK thou.
Public support
10 798 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Particles and field physics
Solution period
01. 03. 2025 - 31. 12. 2028