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

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open heavy flavor measurements at star
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Open Heavy Flavor Measurements at STAR David Tlusty NPI - - PowerPoint PPT Presentation

Dec 25, 2022 257 likes •683 views

3rd InternaEonal Conference on New FronEers in Physics , Greece Open Heavy Flavor Measurements at STAR David Tlusty NPI ASCR, CTU Prague

slide-1
SLIDE 1

Open ¡Heavy ¡Flavor ¡ Measurements ¡at ¡STAR

David ¡Tlusty NPI ¡ASCR, ¡CTU ¡Prague for ¡the ¡STAR ¡collaboraEon

Nu

  • 3rd ¡InternaEonal ¡Conference ¡
  • n ¡New ¡FronEers ¡in ¡Physics

Κολυμπάρι ¡Χανιά, ¡Greece

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SLIDE 2

David ¡Tlusty

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

2

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SLIDE 3

David ¡Tlusty

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

2

★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

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SLIDE 4

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Outline

★ 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

3

sQGP ¡signatures ¡and ¡properEes ¡using

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SLIDE 5

l

+

  • _

l

D0

_

K + D0 c c

9.6% 3 . 8 9 % 56.5% 56.5%

_

K

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

How ¡to ¡Measure ¡Charm ¡Quarks

4

  • D0

K- π+ D*+ π+

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SLIDE 6

l

+

  • _

l

D0

_

K + D0 c c

9.6% 3 . 8 9 % 56.5% 56.5%

_

K

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

How ¡to ¡Measure ¡Charm ¡Quarks

4

« Indirect ¡measurements ¡through ¡semi-­‑ leptonic ¡decay ¡(NPE)

can ¡be ¡triggered ¡easily ¡(high ¡pT) higher ¡Branching ¡RaEo can’t ¡reconstruct ¡invariant ¡mass contribuEon ¡from ¡both ¡charm ¡and ¡bo^om ¡hadron ¡ decays

  • D0

K- π+ D*+ π+

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SLIDE 7

l

+

  • _

l

D0

_

K + D0 c c

9.6% 3 . 8 9 % 56.5% 56.5%

_

K

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

How ¡to ¡Measure ¡Charm ¡Quarks

« Direct ¡reconstrucEon ¡

can ¡reconstruct ¡invariant ¡mass STAR ¡has ¡ability ¡to ¡collect ¡large ¡ amount ¡of ¡data smaller ¡Branching ¡RaEo ¡ large ¡combinatorial ¡background ¡ ¡ (unEl ¡2014)

4

« Indirect ¡measurements ¡through ¡semi-­‑ leptonic ¡decay ¡(NPE)

can ¡be ¡triggered ¡easily ¡(high ¡pT) higher ¡Branching ¡RaEo can’t ¡reconstruct ¡invariant ¡mass contribuEon ¡from ¡both ¡charm ¡and ¡bo^om ¡hadron ¡ decays

  • D0

K- π+ D*+ π+

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SLIDE 8

HFT#

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡

5

EEMC TOF TPC BEMC MTD Magnet

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SLIDE 9

HFT#

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡

« VPD: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ minimum ¡bias ¡ trigger 5

EEMC TOF TPC BEMC MTD Magnet

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SLIDE 10

HFT#

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡

« VPD: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ minimum ¡bias ¡ trigger « TPC: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on, ¡ momentum ¡ 5

EEMC TOF TPC BEMC MTD Magnet

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SLIDE 11

HFT#

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡

« VPD: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ minimum ¡bias ¡ trigger « TPC: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on, ¡ momentum ¡ « TOF: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ par4cle ¡ iden4fica4on ¡ ¡ ¡ ¡

(4me ¡resolu4on ¡110 ¡ps ¡ in ¡p+p, ¡87 ¡ps ¡in ¡Au+Au)

5

EEMC TOF TPC BEMC MTD Magnet

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SLIDE 12

HFT#

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

The ¡STAR ¡Detector ¡

« 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 ¡ 5

EEMC TOF TPC BEMC MTD Magnet

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SLIDE 13 1 2 3 4 5 1 2

p [GeV/c ] ln (dE/dx ) ln keV cm− 1

TPC PID

0.5 1 1.5 2 2.5 3 1 2 3 4

1/ β

p [GeV/c ] protons kaons pions 1/ β = ct L t from TOF L from TPC 1/ β m2 p2 + 1 criterium of PID

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Daughter ¡ParEcle ¡IdenEficaEon

6

TOF ¡provides ¡clean ¡sample ¡of ¡kaons ¡with ¡ momentum ¡up ¡to ¡∼1.6 ¡GeV/c kaon ¡-­‑ ¡pion ¡separaEon ¡be^er ¡by ¡TPC ¡than ¡by ¡TOF ¡ for ¡track ¡with ¡momentum ¡above ¡∼2.5 ¡GeV/c

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SLIDE 14 1 2 3 4 5 1 2

p [GeV/c ] ln (dE/dx ) ln keV cm− 1

TPC PID

0.5 1 1.5 2 2.5 3 1 2 3 4

1/ β

p [GeV/c ] protons kaons pions 1/ β = ct L t from TOF L from TPC 1/ β m2 p2 + 1 criterium of PID

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Daughter ¡ParEcle ¡IdenEficaEon

6

TOF ¡provides ¡clean ¡sample ¡of ¡kaons ¡with ¡ momentum ¡up ¡to ¡∼1.6 ¡GeV/c kaon ¡-­‑ ¡pion ¡separaEon ¡be^er ¡by ¡TPC ¡than ¡by ¡TOF ¡ for ¡track ¡with ¡momentum ¡above ¡∼2.5 ¡GeV/c

ln(dE/dx) [ln(keV/cm)] 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 1 10 2 10 3 10 protons kaons pions electrons 4.5 < p < 5 GeV/c
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SLIDE 15 1 2 3 4 5 1 2

p [GeV/c ] ln (dE/dx ) ln keV cm− 1

TPC PID

0.5 1 1.5 2 2.5 3 1 2 3 4

1/ β

p [GeV/c ] protons kaons pions 1/ β = ct L t from TOF L from TPC 1/ β m2 p2 + 1 criterium of PID

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Daughter ¡ParEcle ¡IdenEficaEon

6

TOF ¡provides ¡clean ¡sample ¡of ¡kaons ¡with ¡ momentum ¡up ¡to ¡∼1.6 ¡GeV/c kaon ¡-­‑ ¡pion ¡separaEon ¡be^er ¡by ¡TPC ¡than ¡by ¡TOF ¡ for ¡track ¡with ¡momentum ¡above ¡∼2.5 ¡GeV/c electron/hadron ¡separaEon ¡with ¡BEMC ¡for ¡p ¡> ¡2 ¡GeV/c

ln(dE/dx) [ln(keV/cm)] 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 1 10 2 10 3 10 protons kaons pions electrons 4.5 < p < 5 GeV/c

BEMC ¡PID

E/p 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Counts (a.u.) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 2 < p < 3 GeV/c Electrons Hadrons E ¡-­‑ ¡energy ¡of ¡ ¡BEMC ¡tower p ¡-­‑ ¡momentum ¡from ¡TPC Electron candidates by TPC Other candidates by TPC

PID (1/β) VPD: MinBias trigger BEMC: High Tower trigger

BEMC E ¡-­‑ ¡energy ¡of ¡ ¡BEMC ¡cluster p ¡-­‑ ¡momentum ¡ ¡from ¡TPC Photonic ¡electron ¡ candidates Me+e− < 0.24 GeV/c2
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SLIDE 16

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡Meson ¡ReconstrucEon

7

)

9

10 × Counts (

5 10 15 20

STAR Au+Au 200 GeV MinBias (a) < 8 GeV/c T 0 < p |y| < 1, 0-80% same event (SE) mix event (ME) 200] × SE-ME [

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

)

4

10 × Counts (

100 200 300 400

< 8 GeV/c T 0-80% 0 < p = 13.9 sig (b) N

1.8 1.9 2.0

)

4

10 × 0-10% Counts (

  • 50

50 100

5] × < 0.7 GeV/c [ T 0 < p = 3.4 sig (c) N

1.8 1.9 2.0

)

2

(GeV/c

π K

M

  • 50
50 100 3] × < 1.6 GeV/c [ T 1.1 < p = 6.3 sig (d) N 1.8 1.9 2.0
  • 50
50 100 10] × < 8.0 GeV/c [ T 5.0 < p = 3.6 sig (e) N 1.8 1.9 2.0

D0 K−

π+

arXiv:1404.6185 submi^ed ¡to ¡PRL

slide-17
SLIDE 17

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

slide-18
SLIDE 18

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

D0

K−

π+

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SLIDE 19

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

D0

K−

π+ π+

D*

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SLIDE 20

M( ) M( )

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

D0

K−

π+ π+

D*

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SLIDE 21

M( ) M( )

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

D0

K−

π+ π+

D*

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SLIDE 22

M( ) M( )

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

D0

K−

π+ π+

D*

π−

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SLIDE 23

M( ) M( )

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

D0

K−

π+ π+

D*

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SLIDE 24

M( ) M( )

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D* ¡Meson ¡ReconstrucEon

8

) 2 ) (GeV/c π )-M(K M(Kππ 0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 500 1000 1500 2000 2500 right sign wrong sign sideband ) 2 ) (GeV/c π M(K 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 Counts 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 candidates D sideband
  • Phys. ¡Rev. ¡D ¡86, ¡72013

a) b)

D0

K−

π+ π+

D*

) 2 ) (GeV/c
  • )-M(K
  • M(K
0.14 0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 Counts 100 200 300 400 500 600 right sign wrong sign side band STAR preliminary = 500 GeV s p+p > 4.2 GeV T E
slide-25
SLIDE 25 2 4 6 8 10 12 14 16 18
  • 8
10
  • 7
10
  • 6
10
  • 5
10
  • 4
10
  • 3
10
  • 2
10
  • 1
10 / 0.224 from BHT1 data D*
  • d
/ 0.224 from Min Bias data D*
  • d
/ 0.565 from Min Bias data D
  • d
Lévy-fit to All Data 2 = 1.5 GeV/c F
  • =
R
  • FONLL
2 = 1.27 GeV/c F
  • =
R
  • FONLL
[GeV/c] T p [GeV/c] T p 2 4 6 8 10 12 14 16 18 ]
  • 2
dy) [mb(GeV/c) T dp T p
  • )/(2
c c pp
  • 2
d ]
  • 2
dy) [mb(GeV/c) T dp T p
  • )/(2
c
  • 2
d
  • 8
10
  • 7
10
  • 6
10
  • 5
10
  • 4
10
  • 3
10
  • 2
10
  • 1
10 STAR Preliminary p+p s = 500 GeV

[GeV] s

2

10

3

10

4

10

b]

  • [
c c NN
  • 1

10

2

10

3

10

4

10

[3] NLO [3] NLO limit SPS/FNAL PHENIX e Pamir/Muon UA2 STAR p+p Run 9 [2] ALICE ATLAS Preliminary LHCb Preliminary [1] STAR Collaboration, Phys. Rev. D 86, 72013 [2] ALICE Collaboration, JHEP07(2012)191 [3] R.Vogt et. al., Phys. Rev. C 87, 014908 (2013) NLO: m = 1.27 GeV/c2 F/m = 2.1 R/m = 1.6
  • F
/ m , R / m ) = ( 4 . 6 5 , 1 . 4 8 ) F/m, R/m) = (1.35, 1.71) STAR p+p Run 12, 11 [3] [3] STAR preliminary [1] [GeV/c] T p 2 4 6 8 10 ]
  • 2
dy) [mb(GeV/c) T dp T p
  • )/(2
c c pp
  • 2
d
  • 7
10
  • 6
10
  • 5
10
  • 4
10
  • 3
10
  • 2
10
  • 1
10 / 0.224 from HT2 Run 12 D*
  • d
/ 0.224 from Min Bias Run 12 D*
  • d
/ 0.565 from Min Bias Run 12 D
  • d
Levy fit to Run 12 points Power Law fit to Run 12 points / 0.224 from Min Bias Run 09 D*
  • d
/ 0.565 from Min Bias Run 09 D
  • d
Levy fit to Run 09 points Power Law fit to Run 09 points FONLL STAR preliminary p+p s = 200 GeV
  • Phys. Rev. D 86, 72013

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

ProducEon ¡Cross ¡SecEon ¡in ¡p+p ¡collisions

9

★ p+p ¡200 ¡GeV

★ essenEal ¡as ¡a ¡baseline ¡for ¡Au+Au ★ consistent ¡with ¡FONLL ¡upper ¡limit ★ new ¡point ¡for ¡pT ¡between ¡0 ¡and ¡0.7 ¡GeV/c ★ Levy ¡fit ¡describes ¡data ¡well ¡

★ New ¡p+p ¡500 ¡GeV ¡measurement ¡

★ consistent ¡with ¡FONLL
slide-26
SLIDE 26 bin

number of binary collisions N

1 10 2 10 3 10

b)

  • (
y=0

/dy|

c c NN

d

100 200 300 400 = 200 GeV NN S
  • Sys. error

STAR Preliminary

p+p (D0+D*) run12 p+p (D0+D*) run9 Au+Au (D0) 0-80% Au+Au (D0)

(GeV/c)

T

p

1 2 3 4 5 6 7
  • 2

dy) (GeV/c)

T

dp

T

p

  • 2
ev

N/(N

2

d

  • 7
10
  • 4
10
  • 1
10 2 10 @ 200 GeV STAR D Au+Au 0-80% 20]
  • 0-10% [
5]
  • 10-40% [
40-80% [/2] 2]
  • +D* [
p+p D
  • bin
N
  • p+p Levy scaled by
|y| < 1

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡producEon ¡in ¡Au+Au

10

Total ¡cross ¡secEon ¡scales ¡with ¡ the ¡number ¡of ¡binary ¡collisions

arXiv:1404.6185 submi^ed ¡to ¡PRL
slide-27
SLIDE 27 bin

number of binary collisions N

1 10 2 10 3 10

b)

  • (
y=0

/dy|

c c NN

d

100 200 300 400 = 200 GeV NN S
  • Sys. error

STAR Preliminary

p+p (D0+D*) run12 p+p (D0+D*) run9 Au+Au (D0) 0-80% Au+Au (D0)

(GeV/c)

T

p

1 2 3 4 5 6 7
  • 2

dy) (GeV/c)

T

dp

T

p

  • 2
ev

N/(N

2

d

  • 7
10
  • 4
10
  • 1
10 2 10 @ 200 GeV STAR D Au+Au 0-80% 20]
  • 0-10% [
5]
  • 10-40% [
40-80% [/2] 2]
  • +D* [
p+p D
  • bin
N
  • p+p Levy scaled by
|y| < 1

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡producEon ¡in ¡Au+Au

10

Total ¡cross ¡secEon ¡scales ¡with ¡ the ¡number ¡of ¡binary ¡collisions

Charm ¡is ¡mostly ¡produced ¡in ¡iniEal ¡hard ¡processes

arXiv:1404.6185 submi^ed ¡to ¡PRL
slide-28
SLIDE 28

2 4 6 0.5 1 1.5 2

)

AA

Factor (R

40-80% (a)

2 4 6

10-40% (b)

(GeV/c)

T

p

2 4 6 0.5 1 1.5 2

Nuclear Modification

+ X @ 200 GeV Central 0-10% D
  • STAR Au+Au
(c)

8 8 David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡suppression ¡in ¡Au+Au

★ p+p ¡baseline ¡from ¡Levy ¡ fit ¡to ¡Run ¡09 ¡data ★ strong ¡suppression ¡in ¡ central ¡collisions ¡at ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ pT ¡> ¡2GeV/c ★ enhancement ¡at ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 1 ¡< ¡pT ¡< ¡2 ¡GeV/c

11

arXiv:1404.6185 submi^ed ¡to ¡PRL
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SLIDE 29

2 4 6 0.5 1 1.5 2

)

AA

Factor (R

40-80% (a)

2 4 6

10-40% (b)

(GeV/c)

T

p

2 4 6 0.5 1 1.5 2

Nuclear Modification

+ X @ 200 GeV Central 0-10% D
  • STAR Au+Au
(c)

8 8

0 - 12% ± PRL 108, 072302

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡suppression ¡in ¡Au+Au

★ p+p ¡baseline ¡from ¡Levy ¡ fit ¡to ¡Run ¡09 ¡data ★ strong ¡suppression ¡in ¡ central ¡collisions ¡at ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ pT ¡> ¡2GeV/c ★ enhancement ¡at ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 1 ¡< ¡pT ¡< ¡2 ¡GeV/c

11

★ like ¡the ¡suppression ¡of ¡pions arXiv:1404.6185 submi^ed ¡to ¡PRL
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SLIDE 30

2 4 6 0.5 1 1.5 2

)

AA

Factor (R

40-80% (a)

2 4 6

10-40% (b)

(GeV/c)

T

p

2 4 6 0.5 1 1.5 2

Nuclear Modification

+ X @ 200 GeV Central 0-10% D
  • STAR Au+Au
(c) data TAMU SUBATECH Torino Duke w shad. Duke w/o shad. LANL

8 8 David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡suppression ¡in ¡Au+Au

★ p+p ¡baseline ¡from ¡Levy ¡ fit ¡to ¡Run ¡09 ¡data ★ strong ¡suppression ¡in ¡ central ¡collisions ¡at ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ pT ¡> ¡2GeV/c ★ enhancement ¡at ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 1 ¡< ¡pT ¡< ¡2 ¡GeV/c

11

★ Understanding ¡from ¡ models

★ The enhancement is predicted by models that include charm- light quark coalescence ★ The suppression is consistent with strong charm-medium interaction ★ Cold Nuclear Matter effects might be important ★ like ¡the ¡suppression ¡of ¡pions arXiv:1404.6185 submi^ed ¡to ¡PRL
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SLIDE 31

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡in ¡U+U ¡collisions

12

U+U ¡collisions ¡reach ¡∼20% ¡ ¡higher ¡ Bjorken ¡energy ¡density ¡than ¡Au+Au PRC ¡84 ¡054907

Transverse ¡momentum ¡pT ¡(GeV/c)

  • pen ¡symbols: ¡Au+Au ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡closed ¡symbols: ¡U+U

2 4 6 8

  • 2

dy) (GeV/c)

T

dp

T

p π 2

ev

N/(N

2

d

  • 7

10

  • 4

10

  • 1

10

2

10

, |y| < 1 U+U 193 GeV D

0-80% 20] × 0-10% [ 5] × 10-40% [ 40-80% [/2] 2] × +D* [ p+p D Au+Au 200 GeV for Au+Au 200GeV 〉 bin N 〈 p+p Levy scaled by for U+U 193GeV 〉 bin N 〈 p+p Levy scaled by STAR Preliminary arXiv:1404.6185

(a)

Transverse Momentum p

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SLIDE 32

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡in ¡U+U ¡collisions

12

U+U ¡collisions ¡reach ¡∼20% ¡ ¡higher ¡ Bjorken ¡energy ¡density ¡than ¡Au+Au PRC ¡84 ¡054907

Transverse ¡momentum ¡pT ¡(GeV/c)

  • pen ¡symbols: ¡Au+Au ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡closed ¡symbols: ¡U+U

2 4 6 8

  • 2

dy) (GeV/c)

T

dp

T

p π 2

ev

N/(N

2

d

  • 7

10

  • 4

10

  • 1

10

2

10

, |y| < 1 U+U 193 GeV D

0-80% 20] × 0-10% [ 5] × 10-40% [ 40-80% [/2] 2] × +D* [ p+p D Au+Au 200 GeV for Au+Au 200GeV 〉 bin N 〈 p+p Levy scaled by for U+U 193GeV 〉 bin N 〈 p+p Levy scaled by STAR Preliminary arXiv:1404.6185

(a)

Transverse Momentum p

0.5 1 1.5 2 40-80% (b)

AA

R D

0.5 1 1.5 2 10-40% (c)

2 4 6 8

0.5 1 1.5 2

STAR PRL108, 072302 (2012) ± π 0-12%

0-10% (d)

STAR ¡preliminary
slide-33
SLIDE 33 〉 part N 〈 100 200 300 400 ) AA Nuclear Modification Factor (R 0.5 1 1.5 2 p+p norm. <5 GeV/c T : |y|<1, 3<p U+U 193 GeV D <8 GeV/c, arXiv:1404.6185 (submitted to PRL) T : |y|<1, 3<p Au+Au 200 GeV D >6 GeV/c, PLB655, 104 (2007) T : |y|<0.5, p ± π Au+Au 200 GeV STAR Preliminary

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

D0 ¡in ¡U+U ¡collisions

12

U+U ¡collisions ¡reach ¡∼20% ¡ ¡higher ¡ Bjorken ¡energy ¡density ¡than ¡Au+Au PRC ¡84 ¡054907

★ Trend ¡in ¡Au+Au ¡conEnued ¡in ¡U+U ★ increasing ¡suppression ¡for ¡pT ¡> ¡3 ¡ GeV/c ¡with ¡Npart

Transverse ¡momentum ¡pT ¡(GeV/c)

  • pen ¡symbols: ¡Au+Au ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡closed ¡symbols: ¡U+U

2 4 6 8

  • 2

dy) (GeV/c)

T

dp

T

p π 2

ev

N/(N

2

d

  • 7

10

  • 4

10

  • 1

10

2

10

, |y| < 1 U+U 193 GeV D

0-80% 20] × 0-10% [ 5] × 10-40% [ 40-80% [/2] 2] × +D* [ p+p D Au+Au 200 GeV for Au+Au 200GeV 〉 bin N 〈 p+p Levy scaled by for U+U 193GeV 〉 bin N 〈 p+p Levy scaled by STAR Preliminary arXiv:1404.6185

(a)

Transverse Momentum p

0.5 1 1.5 2 40-80% (b)

AA

R D

0.5 1 1.5 2 10-40% (c)

2 4 6 8

0.5 1 1.5 2

STAR PRL108, 072302 (2012) ± π 0-12%

0-10% (d)

STAR ¡preliminary
slide-34
SLIDE 34

YNPE Ye− Yγ ζ ✏γ YNPE = ⇣Ye− − Yγ ✏γ

π0 → γ + e+ + e− η → γ + e+ + e−

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Non-­‑photonic ¡Electrons ¡(NPE) ¡Measurements

13

: ¡ ¡ ¡Yield ¡of ¡Non-­‑photonic ¡electrons : ¡ ¡ ¡Purity ¡of ¡inclusive ¡electrons : ¡ ¡ ¡Yield ¡of ¡inclusive ¡electrons : ¡ ¡ ¡Yield ¡of ¡the ¡photonic ¡electrons : ¡ ¡ ¡Efficiency ¡of ¡photonic ¡electrons ¡reconstrucEon main ¡sources ¡of ¡photonic ¡electrons: γ → e+ + e−

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SLIDE 35

YNPE Ye− Yγ ζ ✏γ YNPE = ⇣Ye− − Yγ ✏γ

π0 → γ + e+ + e− η → γ + e+ + e−

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Non-­‑photonic ¡Electrons ¡(NPE) ¡Measurements

13

: ¡ ¡ ¡Yield ¡of ¡Non-­‑photonic ¡electrons : ¡ ¡ ¡Purity ¡of ¡inclusive ¡electrons : ¡ ¡ ¡Yield ¡of ¡inclusive ¡electrons : ¡ ¡ ¡Yield ¡of ¡the ¡photonic ¡electrons : ¡ ¡ ¡Efficiency ¡of ¡photonic ¡electrons ¡reconstrucEon main ¡sources ¡of ¡photonic ¡electrons: γ → e+ + e− secondary ¡contribuEons: ¡ρ, ¡ω, ¡Φ ¡Dalitz ¡decays, ¡Drell-­‑Yan, ¡Charmonia

slide-36
SLIDE 36 T arXiv:1405.6348 (Submitted to PLB) (GeV/c) T p 2 4 6 8 10 AA R 0.5 1 1.5 2 Au+Au 200 GeV, 0-10% /dy = 1000 g DGLV Rad. dN DGLV Rad+EL Min He et al. BAMPS Collisonal dissociation. Ads/CFT D=3 Gossiaux et al. STAR preliminary

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

NPE ¡in ¡200 ¡GeV ¡Au+Au ¡collisions

14

★ Suppression

★ significant ¡suppression ¡of ¡NPE ¡in ¡ central ¡collisions ¡at ¡pT ¡> ¡4 ¡GeV/c ★ similar ¡to ¡that ¡of ¡D0 ¡and ¡light ¡hadrons ★ radiaEve ¡energy ¡loss ¡alone ¡not ¡ enough ¡to ¡explain ¡the ¡suppression ➡ ¡consistency ¡with ¡SUBATECH ¡ model ¡for ¡D0 ¡RAA

★ Anisotropy ¡(v2)

★ SubstanEal ¡ellipEc ¡flow ¡of ¡NPE ¡is ¡seen ¡ in ¡200 ¡GeV ¡Au+Au ¡collisions

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SLIDE 37

RAA

STAR preliminary PRD 87 (2013) 9, 094022 arXiv:1405.6348 (Submitted to PLB)

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

NPE ¡in ¡39 ¡and ¡62.4 ¡GeV ¡Au+Au ¡collisions

15

★ Suppression

★ no ¡sign ¡of ¡suppression ¡of ¡NPE ¡in ¡62.4 ¡ GeV ¡Au+Au ¡collisions ¡for ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 2 ¡< ¡pT ¡< ¡6 ¡GeV/c ★ note: ¡pQCD-­‑scaled ¡p+p ¡reference

★ Anisotropy ¡(v2)

★ NPE ¡in ¡39 ¡and ¡62.4 ¡GeV ¡Au+Au ¡ collisions ¡consistent ¡with ¡no ¡flow ¡at ¡ ¡ ¡ ¡ pT ¡< ¡1 ¡GeV/c

62.4 ¡GeV ¡0-­‑60%

S T A R p r e l i m i n a r y

62.4 ¡GeV ¡0-­‑60%
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SLIDE 38

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Summary

16

★ Charm pair production x-section in p+p collisions is consistent with pQCD

predictions

★ Total D0 x-section follows Nbin scaling confirming that charm is produced

in initial hard processes

★ D0 enhancement around 1.5 GeV/c suggests charm-light quark

coalescence ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

★ Strong suppression of D0 production above 3 GeV/c in central Au+Au

collisions indicates strong charm-medium interaction ¡ ¡ ¡

★ U+U measurements show similar suppression pattern to Au+Au ★ Non-photonic electrons in Au+Au at 62.4 GeV not suppressed and have

elliptic flow consistent with zero, contrary to 200 GeV

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SLIDE 39

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Summary

16

★ Charm pair production x-section in p+p collisions is consistent with pQCD

predictions

★ Total D0 x-section follows Nbin scaling confirming that charm is produced

in initial hard processes

★ D0 enhancement around 1.5 GeV/c suggests charm-light quark

coalescence ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

★ Strong suppression of D0 production above 3 GeV/c in central Au+Au

collisions indicates strong charm-medium interaction ¡ ¡ ¡

★ U+U measurements show similar suppression pattern to Au+Au ★ Non-photonic electrons in Au+Au at 62.4 GeV not suppressed and have

elliptic flow consistent with zero, contrary to 200 GeV

Stay ¡tuned ¡for ¡new ¡great ¡results ¡with ¡HFT ¡and ¡MTD

slide-40
SLIDE 40

Thank ¡you

17

slide-41
SLIDE 41

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Heavy ¡Flavor ¡Tracker

SSD IST PXL TPC FGT STAR ¡Heavy ¡Flavor ¡Tracker ¡Project. ü ¡Reconstruct ¡secondary ¡vertex. ü ¡DramaEcally ¡improve ¡the ¡precision ¡of ¡measurements. ü ¡Address ¡physics ¡related ¡to ¡heavy ¡flavor. ¡ v2 ¡ ¡: ¡thermalizaEon RCP: ¡charm ¡quark ¡energy ¡loss ¡mechanism.

18

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SLIDE 42

David ¡Tlusty

ICNFP ¡2014, ¡Kolymvari

Models ¡For ¡RAA

19

2 4 6 0.5 1 1.5 2

)

AA

Factor (R

40-80% (a) 2 4 6 10-40% (b)

(GeV/c)

T

p

2 4 6 0.5 1 1.5 2

Nuclear Modification

+ X @ 200 GeV Central 0-10% D
  • STAR Au+Au
(c) data TAMU SUBATECH Torino Duke w shad. Duke w/o shad. LANL 8 8 TAM U SUBT ECH Torin
  • Duke
LAN L HQ prod. LO FNOLL NLO LO LO QGP-Hydro. ideal ideal viscou s viscous ideal HQ eLoss coll. coll. +rad. coll +rad. coll +rad. diss. +rad. Coalescence Yes Yes No Yes No Cronin effect Yes Yes No No Yes Shadowing No No Yes Yes/No Yes

★ Understanding ¡from ¡models

★ The enhancement is predicted by models that include charm-light quark coalescence ★ The suppression is consistent with strong charm-medium interaction ★ Cold Nuclear Matter effects might be important