Open Heavy Flavor Measurements at STAR David Tlusty NPI - PowerPoint PPT Presentation

3rd ¡InternaEonal ¡Conference ¡ on ¡New ¡FronEers ¡in ¡Physics Κολυμπάρι ¡Χανιά, ¡Greece Open ¡Heavy ¡Flavor ¡ Measurements ¡at ¡STAR David ¡Tlusty NPI ¡ASCR, ¡CTU ¡Prague for ¡the ¡STAR ¡collaboraEon Nu o

Heavy ¡Flavor ¡Physics ¡at ¡RHIC ★ Topics ¡to ¡Research ★ properEes ¡of ¡the ¡strongly-­‑coupled ¡system ¡produced ¡at ¡RHIC ★ weak ¡or ¡strong ¡interacEons ¡of ¡heavy ¡quarks ¡with ¡QCD ¡ma^er ★ detailed ¡mechanism ¡of ¡heavy ¡quark ¡energy ¡loss David ¡Tlusty 2 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Heavy ¡Flavor ¡Physics ¡at ¡RHIC ★ Topics ¡to ¡Research ★ properEes ¡of ¡the ¡strongly-­‑coupled ¡system ¡produced ¡at ¡RHIC ★ weak ¡or ¡strong ¡interacEons ¡of ¡heavy ¡quarks ¡with ¡QCD ¡ma^er ★ detailed ¡mechanism ¡of ¡heavy ¡quark ¡energy ¡loss ★ Heavy ¡Quarks ¡c, ¡b ★ produced ¡ ¡in ¡iniEal ¡hard ¡processes ★ probe ¡the ¡strongly ¡interacEng ¡Quark-­‑Gluon ¡Plasma ¡ ★ modified ¡spectrum: ¡access ¡to ¡energy ¡loss ★ flow: ¡sensiEve ¡to ¡dynamics, ¡thermalizaEon David ¡Tlusty 2 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Outline sQGP ¡signatures ¡and ¡properEes ¡using ★ open ¡charm ¡mesons ➡ p+p ¡200 ¡and ¡500 ¡GeV ➡ Au+Au ¡200 ¡GeV ➡ U+U ¡193 ¡GeV ★ non-­‑photonic ¡electrons ¡(NPE) ➡ Au+Au ¡39, ¡62.4 ¡and ¡200 ¡GeV David ¡Tlusty 3 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

How ¡to ¡Measure ¡Charm ¡Quarks _ _ l � l 9.6% + K D 0 56.5% c � � � c K - π + 56.5% π + � D 0 � � � % 9 D 0 � 8 . 3 _ � + K D* + � David ¡Tlusty 4 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari � �

How ¡to ¡Measure ¡Charm ¡Quarks _ _ l « Indirect ¡measurements ¡through ¡semi-­‑ � l 9.6% leptonic ¡decay ¡(NPE) + can ¡be ¡triggered ¡easily ¡(high ¡p T ) K D 0 56.5% higher ¡Branching ¡RaEo can’t ¡reconstruct ¡invariant ¡mass contribuEon ¡from ¡both ¡charm ¡and ¡bo^om ¡hadron ¡ c decays � � � c K - π + 56.5% π + � D 0 � � � % 9 D 0 � 8 . 3 _ � + K D* + � David ¡Tlusty 4 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari � �

How ¡to ¡Measure ¡Charm ¡Quarks _ _ l « Indirect ¡measurements ¡through ¡semi-­‑ � l 9.6% leptonic ¡decay ¡(NPE) + can ¡be ¡triggered ¡easily ¡(high ¡p T ) K D 0 56.5% higher ¡Branching ¡RaEo can’t ¡reconstruct ¡invariant ¡mass contribuEon ¡from ¡both ¡charm ¡and ¡bo^om ¡hadron ¡ c decays � � � « Direct ¡reconstrucEon ¡ c K - can ¡reconstruct ¡invariant ¡mass π + STAR ¡has ¡ability ¡to ¡collect ¡large ¡ 56.5% amount ¡of ¡data π + smaller ¡Branching ¡RaEo ¡ � D 0 � � � % large ¡combinatorial ¡background ¡ ¡ 9 D 0 � 8 . (unEl ¡2014) 3 _ � + K D* + � David ¡Tlusty 4 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari � �

The ¡STAR ¡Detector ¡ Magnet TOF EEMC MTD BEMC TPC HFT# David ¡Tlusty 5 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡ Magnet TOF EEMC MTD BEMC TPC « VPD: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ minimum ¡bias ¡ trigger HFT# David ¡Tlusty 5 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡ Magnet TOF EEMC MTD BEMC TPC « VPD: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ minimum ¡bias ¡ trigger « TPC: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on, ¡ momentum ¡ HFT# David ¡Tlusty 5 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡ Magnet TOF EEMC MTD BEMC TPC « VPD: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ minimum ¡bias ¡ trigger « TPC: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on, ¡ momentum ¡ « TOF: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on ¡ ¡ ¡ ¡ (4me ¡resolu4on ¡110 ¡ps ¡ in ¡p+p, ¡87 ¡ps ¡in ¡Au+Au) HFT# David ¡Tlusty 5 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡ Magnet TOF EEMC MTD BEMC TPC « VPD: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ minimum ¡bias ¡ trigger « TPC: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on, ¡ momentum ¡ « TOF: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on ¡ ¡ ¡ ¡ (4me ¡resolu4on ¡110 ¡ps ¡ in ¡p+p, ¡87 ¡ps ¡in ¡Au+Au) « BEMC: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ high-­‑energy ¡ trigger, ¡electron ¡ iden4fica4on ¡ HFT# David ¡Tlusty 5 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Daughter ¡ParEcle ¡IdenEficaEon TPC PID ln keV cm − 1 2 ln ( dE/dx ) 1 0 1 2 3 4 5 p [ GeV/c ] 4 1 / β = ct t from TOF L from TPC L 3 criterium of PID 1 / β m 2 1 / β p 2 + 1 TOF ¡provides ¡clean ¡sample ¡of ¡kaons ¡with ¡ 2 protons momentum ¡up ¡to ¡ ∼ 1.6 ¡GeV/c kaons pions kaon ¡-­‑ ¡pion ¡separaEon ¡be^er ¡by ¡TPC ¡than ¡by ¡TOF ¡ 1 for ¡track ¡with ¡momentum ¡above ¡ ∼ 2.5 ¡GeV/c 0.5 1 1.5 2 2.5 3 p [ GeV/c ] David ¡Tlusty 6 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Daughter ¡ParEcle ¡IdenEficaEon 4.5 < p < 5 GeV/c TPC PID ln keV cm − 1 3 10 protons 2 kaons 2 pions 10 electrons 10 ln ( dE/dx ) 1 1 0 1 2 3 4 5 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 p [ GeV/c ] ln(dE/dx) [ln(keV/cm)] 4 1 / β = ct t from TOF L from TPC L 3 criterium of PID 1 / β m 2 1 / β p 2 + 1 TOF ¡provides ¡clean ¡sample ¡of ¡kaons ¡with ¡ 2 protons momentum ¡up ¡to ¡ ∼ 1.6 ¡GeV/c kaons pions kaon ¡-­‑ ¡pion ¡separaEon ¡be^er ¡by ¡TPC ¡than ¡by ¡TOF ¡ 1 for ¡track ¡with ¡momentum ¡above ¡ ∼ 2.5 ¡GeV/c 0.5 1 1.5 2 2.5 3 p [ GeV/c ] David ¡Tlusty 6 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Daughter ¡ParEcle ¡IdenEficaEon Counts (a.u.) 4500 E ¡-­‑ ¡energy ¡of ¡ ¡BEMC ¡tower BEMC ¡PID Electron candidates by TPC Electrons 4.5 < p < 5 GeV/c TPC PID ln keV cm − 1 4000 p ¡-­‑ ¡momentum ¡from ¡TPC 3 10 Other candidates by TPC Hadrons protons 3500 2 3000 kaons 2 < p < 3 GeV/c 2500 2 pions 10 2000 electrons 1500 1000 10 500 ln ( dE/dx ) 0 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 E/p PID (1/ β ) 1 BEMC Photonic ¡electron ¡ 0 1 2 3 4 5 VPD : 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 candidates p [ GeV/c ] ln(dE/dx) [ln(keV/cm)] MinBias trigger 4 M e + e − < 0 . 24 GeV /c 2 1 / β = ct t from TOF E ¡-­‑ ¡energy ¡of ¡ ¡BEMC ¡cluster L from TPC BEMC : L p ¡-­‑ ¡momentum ¡ ¡from ¡TPC High Tower 3 criterium of PID trigger 1 / β m 2 1 / β p 2 + 1 TOF ¡provides ¡clean ¡sample ¡of ¡kaons ¡with ¡ 2 protons momentum ¡up ¡to ¡ ∼ 1.6 ¡GeV/c kaons pions kaon ¡-­‑ ¡pion ¡separaEon ¡be^er ¡by ¡TPC ¡than ¡by ¡TOF ¡ 1 for ¡track ¡with ¡momentum ¡above ¡ ∼ 2.5 ¡GeV/c 0.5 1 1.5 2 2.5 3 electron/hadron ¡separaEon ¡with ¡BEMC ¡for ¡p ¡> ¡2 ¡GeV/c p [ GeV/c ] David ¡Tlusty 6 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D 0 ¡Meson ¡ReconstrucEon ) arXiv:1404.6185 ) 9 STAR Au+Au 200 GeV MinBias 4 10 10 0-80% 0 < p < 8 GeV/c 400 submi^ed ¡to ¡PRL T 20 0 < p < 8 GeV/c (a) (b) N = 13.9 T × × sig |y| < 1, 0-80% Counts ( Counts ( 300 same event (SE) 15 mix event (ME) K − 200 SE-ME [ 200] × 10 π + 100 5 0 0 1.8 1.9 2.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 ) 4 10 0 < p < 0.7 GeV/c [ 5] 1.1 < p < 1.6 GeV/c [ 3] 5.0 < p < 8.0 GeV/c [ 10] × × × T T T 100 100 100 (c) N = 3.4 (d) N = 6.3 (e) N = 3.6 × sig sig sig 0-10% Counts ( 50 50 50 D 0 0 0 0 -50 -50 -50 1.8 1.9 2.0 1.8 1.9 2.0 1.8 1.9 2.0 2 M (GeV/c ) K π David ¡Tlusty 7 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D * ¡Meson ¡ReconstrucEon a) Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013 2500 2000 Counts 1500 right sign 1000 wrong sign 500 sideband 0 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 2 M(K ππ )-M(K ) (GeV/c ) π 2000 b) 0 1800 D candidates 1600 sideband 1400 1200 Counts 1000 800 600 400 200 0 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 2 M(K ) (GeV/c ) π David ¡Tlusty 8 ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari