Measurement	  of	  charged	  hadron	  ra1os	  using	  TPC	  dE/dx	  in	  ALICE	  in	  	  	  	  	  p+p	  at	  	  	  	  s	  	  	  =	  	  	  2.76
	  	  	  	  	  	  	  	  TeV	12/07/30	Koichi	  Kihara	  High	  Energy	  Nuclear	  Physics	  Group,	  University	  of	  Tsukuba	  	

1	Outline	1. Introduc1on	  – Physics	  mo1va1on	  – The	  ALICE	  experiment	  – PID	  in	  ALICE,	  TPC	  2. Analysis	  – TPC	  dE/dx	  – Sigma	  momentum	  dependence	  – Raw	  par1cle	  yield	  &	  ra1o	  3. Summary	  &	  Outlook	  12/07/30	Abbrevia1ons:	  ALICE	  ……	  A	  Large	  Ion	  Collider	  Experiment	  PID	  ……	  Par1cle	  IDen1ﬁca1on	  TPC	  ……	  Time	  Projec1on	  Chamber	  2	1.	  Introduc1on	12/07/30	

3	Physics	  mo1va1on	• The	  phase	  diagram	  of	  QCD	  ma[er	  	
  • To	  study	  T	  and	  μ	  from	  the	  hadron	  yields	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  Understanding	  from	  LHC	  p+p	  collisions	  	  12/07/30	arXiv:0709.4635	2006	  Nucl.	  Phys.	  A	  772	  167	
4	ALICE	  Experiment	  HMPID	  PID	  (RICH)	  @	  high	  pt	  ITS	  TOF	  Vertexing	  Low	  pt	  tracking	  PID	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  MUON	  	  m-­‐pairs	  	  	  	  	  	  	  	  TRD	  Electron	  ID	  TPC	  Tracking,	  PID	  PMD	  The	  ALICE	  detector	  is	  composed	  of	  18	  diﬀerent	  sub-­‐detectors.

γ	  mul1plicity	  PHOS	  12/07/30	γ,π0	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  5	PID	  capabili1es	  in	  ALICE	• ALICE	  has	  PID	  over	  large	  momentum	  range	  due	  to	  the	  exploi1ng	  of	  diﬀerent	  types	  of	  detectors:	  – ITS	  +	  TPC	  :	  low	  pT	  	  iden1ﬁca1on	  – TOF	  :	  covers	  	  intermediate	  pT	  	  region	  – TRD	  :	  electrons	  iden1ﬁca1on	  – HMPID	  :	  high	  pT	  region	12/07/30	

6	TPC(Time	  Projec1on	  Chamber)	  	• PID	  at	  low	  momentum(p<1Gev/c)	
  • PID	  at	  mid	  momentum(3~50GeV/c)	  	  	  	  	  	  if	  the	  resolu1on	  and/or	  calibra1on	  is	  suﬃcient	E

E• Main	  tracking	  detector	  PID	  via	  dE/dx	  in	  gas	  up	  to	  159	  samples	12/07/30	

7	2.	  Analysis	12/07/30	

8	Data	  set	  &	  track	  selec1on	• Data	  &trigger	  – p+p	  2.76	  TeV	  – LHC11a	  pass1,	  ESD	  ﬁle,	  Run	  number	  146804	  	  – #	  of	  event:	  12.4	  million	  	  – |Z	  vertex|	  <10	  cm	  – AliVEvent::kAnyINT	  • TPC	  track	  selec1on 	  – EtaRange:	
  |η|<	  0.9	  – MinNClustersTPC:	  70	  – MaxChi2PerClusterTPC:	  4.0	  – RequireTPCReﬁt(KTRUE)	  – MaxDCAToVertexXY:	  1.0	  – MaxDCAToVertexZ:	  3.0	  – DCAToVertex2D(kTRUE)	  – RequireSigmaToVertex(kFALSE)	  – AcceptKinkDaughters(kFALSE);	  12/07/30	

9	TPC	  dE/dx	  vs.	  Rigidity	  p/z	pp	  2.76	  TeV	• Fivng	  func1on	  :	  Bethe-­‐Bloch	  formula	  dEZ z 2 ( " 2meγ 2 v 2Wmax %C+222−= 2π N a re mec ρln $' − 2β − δ − 2 2*2
dxAβ ) #IZ,&• π,	  K,	  p,	  e,	  (d)	  are	  clearly	  separated	  in	  low	  momentum.	
12/07/30	10	dE/dx	  of	  TPC	  in	  rigidity	  slices	p/z=-­‐1.0~1.0	  GeV/c	  	  -­‐>	  20	  segmenta1on	  π	 p	K	 e	4	  Gaussians	  ﬁt	  	  	  	  	  	  (π,	  K,	  p,	  e)	  Es1mated	  dE/dx’s	  sigma	  for	  each	  par1cle	  species	  12/07/30	11	Sigma	  in	  rigidity	  slices	Nega1ve	Posi1ve	• Each	  sigma	  has	  momentum	  dependence.	
  • The	  higher	  momentum,	  the	  smaller	  sigma	  for	  all	  par1cles.	
  • Momentum	  dependent	  dE/dx	  cut	  on	  sigma.	  
-­‐>	  Charged	  hadron	  PID	  12/07/30	12	Raw	  par1cle	  yield	  &	  ra1o	  	• Charged	  hadron	  yield	  from	  3	  sigma	  cut	  • The	  yield	  of	  K	  increases	  in	  pT>0.6	  GeV/c	  region.	  
– Included	  other	  par1cle(π,e)	  • π-­‐/π+	  and	  K-­‐/K+	  are	  almost	  constant	  value(=1.0)	  .	  
12/07/30	13	TPC	  dE/dx	  vs.	  pT/z	  	
4	  gaussian	  ﬁt	dE/dx	  projec1on	Integra1on	  	  Raw	  par1cle	  yield	  can	  be	  es1mated	  by	  Gaussian	  integrals.	  
12/07/30	14	Raw	  par1cle	  ra1o	  by	  pT	  	  gaussian	  ﬁt
	• π-­‐/π+	  and	  K-­‐/K+	  are	  	  also	  constant	  value(=1.0)	  .	  
_	
  • p/p	  is	  always	  less	  than	  1.0	  too.	  
12/07/30	15	3.	  Summary	  &	  Outlook	  	Summary	  • TPC	  has	  PID	  capability	  in	  low	  momentum.	
  • Measurement	  of	  the	  charged	  hadron	   _	ra1os(π-­‐/π+,	  K-­‐/K+,	  p_	/p)	  and	  their	  ra1os	  are	  almost	  close	  _	 to	  1.0	  except	  for	  p/p.	  

12/07/30	Outlook	
  • To	  combine	  ITS	  and	  TOF	  informa1on	
  • Detector	  eﬀect	  (acceptance,	  decay…)	
  • To	  compare	  the	  theore1cal	  thermal	  model(T,μ).	  

16	16	Back	  up	12/07/30	17	4	  Gaussians	  ﬁts	  of	  dE/dx	  of	  TPC	  in	  	  p	  slices	  Log	  scale	• dsa	12/07/30	18	dN/NeventdpT	  vs.	  pT/z	12/07/30	19	TPC	  dE/dx	  vs.	  pT/z	12/07/30	20	Sigma	  vs.pT	  	  	  12/07/30	21