Recherche des étrangelets dans les collisions Pb-Pb (NA52-NEWMASS)  

Participation du LAPP

Collaboration Dates Clés An experiment is running to search for long lived massive strange matter, the so called "strangelets", in Pb-Pb collisions at CERN. The H6 beam is used as a charged particle spectrometer, to look for positively and negatively charged massive objects. The strangelets are identified by the measurement of their rigidity in the spectrometer, their velocity and their charge. No heavy object with m/Z > 5 GeV/c2 has been observed during the 1994 and 1995 Pb-runs.  

INTRODUCTION

L'expérience NA52 se propose de rechercher des objets massifs de longue durée de vie, les "étrangelets", dans les collisions Pb-Pb au CERN. Les étrangelets pourraient être produits dans un Plasma de Quarks et de Gluons, QGP, riche en baryons : ce qui serait une signature sans ambiguïté de la formation du QGP. Cette production d'étrangelets est due au processus de refroidissement du plasma, aboutissant à un fort enrichissement de quarks s ; ce refroidissement a lieu par évaporation de pi, K+ et Ko, dans un environnement riche en baryons, emportant l'entropie et l'antiétrangeté ; le fort enrichissement de quarks s favorise alors la formation d'étrangelets, contenant approximativement le même nombre de quarks u, d et s. Pour A > 10 les étrangelets pourraient être stables, avec Z/A < 0.1.

DISPOSITIF EXPERIMENTAL

L'expérience utilise le faisceau H6, dans le Hall Nord du CERN. C'est un spectromètre à double focalisation qui transmet les particules chargées, avec une acceptance en impulsion de 2.8 %, pour des rigidités 5 < P/(Z) < 200 GeV/c. Les étrangelets sont identifiables par leur masse et leur charge en mesurant les temps de vol et les pertes d'énergie dans 5 hodoscopes TOF (8 segments chacun) le long du faisceau. La résolution est meilleure que 100 ps. Chaque TOF est accompagné d'une chambre à fils W comprenant 3 plans x, y et v (32 fils par plan), pour identifier les traces multiples et améliorer la résolution du spectromètre. Des compteurs Cerenkov à seuil C, ainsi qu'un Cerenkov différentiel CEDAR identifient les particules légères indésirables (pi, K, p, d, t). Le faisceau incident est monitoré par un Cerenkov à quartz très rapide TOFO et un compteur de multiplicité permet de marquer les collisions ion-ion centrales. Enfin un calorimètre hadronique segmenté mesure l'énergie finale des particules, ce qui améliore encore leur identification. Les particules parcourant tout le spectromètre doivent avoir un temps de vie (gamma tau) > 1.7 (mu s).

RESULTATS

Des données ont été prises en 1994, à ± 200 et ± 100 GeV/c, (4.1011 interactions) en 1995 à -200 GeV/c (2.1012 interactions) avec le faisceau de Pb à 158 GeV/C du SPS au CERN (2.108 ion/burst sur une cible de Pb de 40 mm).

Les résultats sont représentés sous forme de spectres en (m/Z)2 obtenus à partir des mesures de temps de vol. Les particules pi,K,p et d,t sont identifiées par les Cerenkov C1, C2 et CEDAR. La Fig.1 présente la distribution de masse obtenue à -200 GeV/c dans laquelle aucun événement n'apparaît au-dessus de (m/Z)2 > 20 (GeV/c2)2. Aucun objet avec (m/Z)2 > 20 (GeV/c2)2 n'a été observé à ± 100 GeV/c et ± 200 GeV/c. La sensibilité obtenue est représentée sur le Fig.2. On atteint 3.10-10 étrangelet/interaction autour de 20 GeV/c.
 

 
Fig.1 : Spectre en masse à -200 GeV/c.

 

 
Fig.2 : Sensibilité obtenue pour les étrangelets.