Excited fermion contribution to Z(0) physics at one loop

We investigate the effects induced by excited leptons at the one-loop level in the observables measured on the Ζ peak at LEP. Using a general effective Lagrangian approach to describe the couplings of the excited leptons, we compute their contributions to both oblique parameters and Ζ partial widths. Our results show that the new effects are comparable to the present experimental sensitivity, but they do not lead to a significant improvement on the available constraints on the couplings and masses of these states.

On the radial expansion of tubular structures in a quark-gluon plasma

We study the radial expansion of cylindrical tubes in a hot QGP. These tubes are treated as perturbations in the energy density of the system which is formed in heavy ion collisions at RHIC and LHC. We start from the equations of relativistic hydrodynamics in two spatial dimensions and cylindrical symmetry and perform an expansion of these equations in a small parameter, conserving the nonlinearity of the hydrodynamical formalism. We consider both ideal and viscous fluids and the latter are studied with a relativistic Navier-Stokes equation. We use the equation of state of the MIT bag model. In the case of ideal fluids we obtain a breaking wave equation for the energy density fluctuation, which is then solved numerically. We also show that, under certain assumptions, perturbations in a relativistic viscous fluid are governed by the Burgers equation. We estimate the typical expansion time of the tubes. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Deviation from quark number scaling of the anisotropy parameter v(2) of pions, kaons, and protons in Au+Au collisions at root s(NN)=200 GeV

Measurements of the anisotropy parameter v(2) of identified hadrons (pions, kaons, and protons) as a function of centrality, transverse momentum p(T), and transverse kinetic energy KET at midrapidity (vertical bar eta vertical bar < 0.35) in Au + Au collisions at root s(N N) = 200 GeV are presented. Pions and protons are identified up to p(T) = 6 GeV/c, and kaons up to p(T) = 4 GeV/c, by combining information from time-of-flight and aerogel Cerenkov detectors in the PHENIX Experiment. The scaling of v(2) with the number of valence quarks (n(q)) has been studied in different centrality bins as a function of transverse momentum and transverse kinetic energy. A deviation from previously observed quark-number scaling is observed at large values of KET/n(q) in noncentral Au + Au collisions (20-60%), but this scaling remains valid in central collisions (0-10%).

QCD-Strahlungskorrekturen zu Polarisationsobservablen in semileptonischen Zerfällen schwerer Quarks

In dieser Arbeit werden die QCD-Strahlungskorrekturen in erster Ordnung der starken Kopplungskonstanten für verschiedene Polarisationsobservablen zu semileptonischen Zerfällen eines bottom-Quarks in ein charm-Quark und ein Leptonpaar berechnet. Im ersten Teil wird der Zerfall eines unpolarisierten b-Quarks in ein polarisiertes c-Quark sowie ein geladenes Lepton und ein Antineutrino im Ruhesystem des b-Quarks analysiert. Es werden die Strahlungskorrekturen für den unpolarisierten und den polarisierten Beitrag zur differentiellen Zerfallsrate nach der Energie des c-Quarks berechnet, wobei das geladene Lepton als leicht angesehen und seine Masse daher vernachlässigt wird. Die inklusive differentielle Rate wird durch zwei Strukturfunktionen in analytischer Form dargestellt. Anschließend werden die Strukturfunktionen und die Polarisation des c-Quarks numerisch ausgewertet. Nach der Einführung der Helizitäts-Projektoren befaßt sich der zweite Teil mit dem kaskadenartigen Zerfall eines polarisierten b-Quarks in ein unpolarisiertes c-Quark und ein virtuelles W-Boson, welches weiter in ein Paar leichter Leptonen zerfällt. Es werden die inklusiven Strahlungskorrekturen zu drei unpolarisierten und fünf polarisierten Helizitäts-Strukturfunktionen in analytischer Form berechnet, welche die Winkelverteilung für die differentielle Zerfallsrate nach dem Viererimpulsquadrat des W-Bosons beschreiben. Die Strukturfunktionen enthalten die Informationen sowohl über die polare Winkelverteilung zwischen dem Spinvektor des b-Quarks und dem Impulsvektor des W-Bosons als auch über die räumliche Winkelverteilung zwischen den Impulsen des W-Bosons und des Leptonpaars. Der Impuls und der Spinvektor des b-Quarks sowie der Impuls des W-Bosons werden im b-Ruhesystem analysiert, während die Impulse des Leptonpaars im W-Ruhesystem ausgewertet werden. Zusätzlich zu den genannten Strukturfunktionen werden noch die unpolarisierte und die polarisierte skalare Strukturfunktion angegeben, die in Anwendungen bei hadronischen Zerfällen eine Rolle spielen. Anschließend folgt eine numerische Auswertung aller berechneten Strukturfunktionen. Im dritten Teil werden die nichtperturbativen HQET-Korrekturen zu inklusiven semileptonischen Zerfällen schwerer Hadronen diskutiert, welche ein b-Quark enthalten. Sie beschreiben hadronische Korrekturen, die durch die feste Bindung des b-Quarks in Hadronen hervorgerufen werden. Es werden insgesamt fünf unpolarisierte und neun polarisierte Helizitäts-Strukturfunktionen in analytischer Form angegeben, die auch eine endliche Masse und den Spin des geladenen Leptons berücksichtigen. Die Strukturfunktionen werden sowohl in differentieller Form in Abhängigkeit des quadrierten Viererimpulses des W-Bosons als auch in integrierter Form präsentiert. Zum Schluß werden die zuvor erhaltenen Resultate auf die semi-inklusiven hadronischen Zerfälle eines polarisierten Lambda_b-Baryons oder eines B-Mesons in ein D_s- oder ein D_s^*-Meson unter Berücksichtigung der D_s^*-Polarisation angewandt. Für die zugehörigen Winkelverteilungen werden die inklusiven QCD- und die nichtperturbativen HQET-Korrekturen zu den Helizitäts-Strukturfunktionen in analytischer Form angegeben und anschließend numerisch ausgewertet.

Bestimmung der Analysierstärke des A4-Compton-Rückstreupolarimeters zur Messung der longitudinalen Spinpolarisation des MAMI-Elektronenstrahls

Das A4-Experiment bestimmt den Beitrag der Strangequarks zu den elektromagnetischen Formfaktoren des Nukleons durch Messung der Paritätsverletzung in der elastischen Elektron-Nukleon-Streuung. Diese Messungen werden mit dem spinpolarisierten Elektronenstrahl des Mainzer Mikrotrons (MAMI) bei Strahlenergien zwischen 315 und 1508 MeV ndurchgeführt. Die Bestimmung des Strahlpolarisationsgrades ist für die Analyse der Daten unerläßlich, um die physikalische Asymmetrie aus der gemessenen paritätsverletzenden Asymmetrie extrahieren zu können. Aus diesem Grund wird von der A4-Kollaboration ein neuartiges Compton-Laserrückstreupolarimeter entwickelt, das eine zerstörungsfreie Messung der Strahlpolarisation, parallel zum laufenden Paritätsexperiment erlaubt. Um den zuverlässigen Dauerbetrieb des Polarimeters zu ermöglichen, wurde das Polarimeter im Rahmen dieser Arbeit weiterentwickelt. Das Datenerfassungssystem für Photonen- und Elektronendetektor wurde neu aufgebaut und im Hinblick auf die Verarbeitung hoher Raten optimiert. Zum Nachweis der rückgestreuten Photonen wurde ein neuartiger Detektor (LYSO) in Betrieb genommen. Darüber hinaus wurden GEANT4-Simulationen der Detektoren durchgeführt und eine Analyseumgebung für die Extraktion von Comptonasymmetrien aus den Rückstreudaten entwickelt. Das Analyseverfahren nutzt die Möglichkeit, die rückgestreuten Photonen durch koinzidente Detektion der gestreuten Elektronen energiemarkiert nachzuweisen (Tagging). Durch die von der Energiemarkierung eingeführte differentielle Energieskala wird somit eine präzise Bestimmung der Analysierstärke möglich. In der vorliegenden Arbeit wurde die Analysierstärke des Polarimeters bestimmt, so daß nun das Produkt von Elektronen- und Laserstrahlpolarisation bei einem Strahlstrom von 20 muA, parallel zum laufenden Paritätsexperiment, mit einer statistischen Genauigkeit von 1% in 24 Stunden bei 855 MeV bzw. <1% in 12 Stunden bei 1508 MeV gemessen werden kann. In Kombination mit der Bestimmung der Laserpolarisation in einer parallelen Arbeit (Y. Imai) auf 1% kann die statistische Unsicherheit der Strahlpolarisation im A4-Experiment von zuvor 5% auf nun 1,5% bei 1508MeV verringert werden. Für die Daten zur Messung der paritätsverletzenden Elektronenstreuung bei einem Viererimpulsübertrag von $Q^2=0,6 (GeV/c)^2$ beträgt die Rohasymmetrie beim derzeitigen Stand der Analyse $A_{PV}^{Roh} = ( -20,0 pm 0,9_{stat} ) cdot 10^{-6}$. Für eine Strahlpolarisation von 80% erhält man einen Gesamtfehler von $1,68 cdot 10^{-6}$ für $Delta P_e/P_e = 5 %$. Als Ergebnis dieser Arbeit wird sich dieser Fehler durch Analyse der Daten des Compton-Laserrückstreupolarimeters um 29% auf $1,19 cdot 10^{-6}$ ($Delta P_e/P_e = 1,5 %$) verringern lassen.

αs from the static energy in QCD

Comparing perturbative calculations with a lattice computation of the static energy in quantum chromodynamics at short distances, we obtain a determination of the strong coupling αS. Our determination is performed at a scale of around 1.5 GeV (the typical distance scale of the lattice data) and, when evolved to the Z-boson mass scale MZ, it corresponds to .

Towards quantum simulating QCD

Quantum link models provide an alternative non-perturbative formulation of Abelian and non-Abelian lattice gauge theories. They are ideally suited for quantum simulation, for example, using ultracold atoms in an optical lattice. This holds the promise to address currently unsolvable problems, such as the real-time and high-density dynamics of strongly interacting matter, first in toy-model gauge theories, and ultimately in QCD.

Measurement of long-range pseudorapidity correlations and azimuthal harmonics in √s_NN=5.02 TeV proton-lead collisions with the ATLAS detector

Measurements of two-particle correlation functions and the first five azimuthal harmonics, v 1 to v 5 , are presented, using 28 nb −1 of p+Pb collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of √s NN=5.02 TeV measured with the ATLAS detector at the LHC. Significant long-range “ridgelike” correlations are observed for pairs with small relative azimuthal angle (|Δϕ|<π/3 ) and back-to-back pairs (|Δϕ|>2π/3 ) over the transverse momentum range 0.4

4 GeV. The v 2 (p T ) , v 3 (p T ) , and v 4 (p T ) are compared to the v n coefficients in Pb+Pb collisions at √s NN=2.76 TeV with similar event multiplicities. Reasonable agreement is observed after accounting for the difference in the average p T of particles produced in the two collision systems.