# Presentation: 090501

## 高エネルギー重イオン衝突における

**高エネルギー重イオン衝突における**
**集団運動の研究(WA98実験) **

**東京大学・原子核科学研究センター**
**研究機関研究員 西村俊二**

** 素粒子物理**
** 原子核物理**
** 宇宙物理**

**ビッグバン宇宙初期(****0 → 10****-4**** ****秒)**
**の高温・高密度の物質状態の再現。 → 新しい物質相(QGP)の探索**

**超高エネルギーの**
**重イオン原子核衝突実験が可能になる。**

**生成粒子の集団運動について研究**

**鉛原子核**

**鉛原子核**

**有馬朗人先生:「原子核の集団運動」で78年仁科記念賞**

- Akito Arima

**クオーク物質の相互作用・振る舞いについて調べる。**

- 32 TeV ( **核子当たり158GeV **)

## 物質の相転移 vs 温度・密度 

- 物質の相転移 vs 温度・密度

- 固体(氷)

- 液体(水)

- 気体(水蒸気)

**加熱**

**核子の相転移 (QCD理論計算より )**

**水の相転移**

**加熱**

**高密度 & 高温 **
**      → クォークとグルオンのプラズマ状態に**
**        相転移すると考えられる。**
**      → 重イオン衝突による検証実験を開始! **

**+**

**圧力**

**加熱**

**(****π****中間子生成)**

**クォーク・グルオン**
**プラズマ (QGP)**

## 高エネルギー重イオン衝突による

**物質の相転移図(QCD理論の計算より)**

**高エネルギー重イオン衝突による**
**ビッグバン宇宙初期の再現**

**高エネルギー重イオン衝突実験によるQGP存否**
**      → QCD理論の検証、宇宙初期状態の研究につながる。**

## 核子当たり158GeVの鉛+鉛衝突実験

**鉛+鉛衝突において生成された荷電粒子**
**TPC実験****(NA49)****より**

**WA98**

- NA49

**核子当たり****158GeV****の鉛+鉛衝突実験**

**CERN-SPS****加速器(スイス)**

**CERN-WA98****実験**

## WA98実験のセットアップ

**プラスチック・ボール検出器 ****  ****標的核周辺の粒子生成**
**スペクトロメータ ****Arm2**** ****                      ****衝突領域の粒子生成**
**カロリメータ検出器****         ****衝突の激しさ(衝突径数b)**

**WA98実験のセットアップ**

**鉛+鉛衝突のイメージ**

**反応平面**

## 核子当たり158GeVの鉛+鉛衝突

- Transverse Energy

- Forward Energy

**原子核破片**

**反応領域**

**正面衝突**

**周辺衝突**

**Transverse Energy  (GeV)**

**Forward Energy  (TeV)**
**(原子核破片のエネルギー)**

**幾何学的なモデル: 衝突の激しさ ←→ 衝突径数(b)を定義**

**核子当たり158GeVの鉛+鉛衝突**

**WA98実験**

## 標的核領域の集団運動の観測(I)

**158AGeV**
**鉛ビーム**

**Target**

**標的核領域の集団運動の観測(I)**
** ****( Directed Emission )**

**衝突事象毎に陽子の**
**放出角度分布を観測**

**粒子識別能力**

**横運動量シフト方向 ←→ 衝突径数ベクトル( b )を定義**

**プラスチック・ボール検出器**

## 横運動量シフトの観測とその動機

- D.H.Rischke, NP A610 (1996) 88c

**横運動量シフトの観測とその動機**
**(****Directed**** ****Emission****)**

**状態方程式の軟化 → 圧力の減少 **
**             → 集団運動の効果が弱まる。**

**流体モデル計算**

**相転移有り**

**相転移無し**

**反応平面上での陽子の横運動量シフト**

**横運動量シフトの減少 : QGP相→ハドロン相に相転移する時**
**                 の状態方程式の軟化。**

**入射エネルギー**

**状態方程式の軟化**

**WA98実験:****CERN-SPS****のエネルギー領域において粒子識別した**
**ハドロン粒子(****π****、K、p)の横運動量シフトの観測に初めて成功。**

## 陽子の横運動量シフト vs ラピディティー(y)

**高温・高密度領域**

**SPSエネルギー領域での陽子の横運動量シフトは、 ****	****  ****	****AGSエネルギー領域の1****/****3程度に減少。**
**ミッドラピディティー領域の横運動量シフトの減少。**

**陽子の横運動量シフト vs ラピディティー(y)**

**陽子の衝突径方向(b)への**
**横運動量シフト ****<px> ****を観測**

**横運動量シフト → 放出角度分布のフーリエ展開**

## 放出角度分布の粒子種依存性

**方位角分布(陽子)**

**方位角分布(****π****中間子)**

**陽子とは、反対方向に放出される。**

**明らかな相関が観測された!**

**放出角度分布の粒子種依存性**
**(陽子 vs ****π****中間子)**

**横運動量シフト → 放出方位角分布の非一様性**

## 振幅V1のセントラリティー依存性

**陽子:**
**初期の圧力勾配 & 原子核破片**

**π****+****中間子:**
**   原子核破片による吸収で説明可能**

## 集団運動の観測 (II) 

- Tracking Arm

**反応平面に対する粒子の放出角度分布を観測**

**集団運動の観測 (II) **
**( Elliptic Emission )**

**生成粒子同士の衝突による**
**       多体効果(集団運動)の観測**

**高温・高密度領域**

**平均自由行程(********) ****>> ****サイズ****R**

**平均自由行程(********) ****< ****サイズ****R**

## 反応平面に対する粒子の放出角度分布

**π****+**** ****中間子****: 0° ****と ****±180°****方向で多い。****	****	****→ 反応平面内に放出される。****	**** ****	****  ****( In-plane elliptic emission )**
**K****+****中間子****:  ±90°****方向で多い。****	****	****	****→ 反応平面とは垂直方向に放出される。****	****  ****( Out-of-plane elliptic emission )**
**フーリエ展開による系統的測定。**

- Phys.Lett. B469 (1999) 30-36

**反応平面に対する粒子の放出角度分布**
**(ミッドラピディティー領域)**

- ( ud )

## Elliptic Emissionの横運動量依存性

**- Elliptic Emission (V****2**** )****の強度 は**
**	****横運動量に伴って増大。**
**- Directed Emission (V****1**** )****は、ゼロに近い。**
**	****→**** アクセプタンス領域による。**

**π****+**

- R.P.

**Elliptic Emission****の横運動量依存性**

## Elliptic Emissionの入射エネルギー依存性

**ミッド・ラピディティー領域の****Elliptic Emission**

**Elliptic Emission****の入射エネルギー依存性**

**陽子と****π****中間子は放出方向が反転**
**	****Out-of-Plane   →****  ****In-Plane Emission****	****	**
**K****+****中間子は1AGeV金+金衝突と同様****	****	****Out-of-Plane Emission****	****	****	****SPSエネルギー領域で唯一のデータ**

## まとめ

**まとめ**

**核子当たり158AGeVの鉛+鉛衝突における集団運動の研究を行った。**
**プラスチックボール検出器**
**新型スペクトロメータの建設**
**高性能粒子識別・高運動量分解能**
**セルンのSPSエネルギー領域において初めて****Directed Flow****の観測に成功した。**
**陽子に対して****π****中間子は反対に放出される。**
**陽子:鉛の半径程度のところで最大になる**
**π****中間子は周辺衝突において最大になる**
**10AGeVの金+金衝突に比べて1****/****3程度に減少****	****	**
**反応領域(ミッドラピディティー)ではじめて粒子識別を****	****行った****Elliptic Flow****の観測を行った。**
**π****中間子は反応平面上に放出。****	****(In-plane elliptic emission)**
**K+中間子は反応平面上に垂直に放出。****	****	****	****(Out-of-plane elliptic emission)**

## 宇宙初期のビッグバンを再現

**高エネルギー重イオン衝突**

**SPS ・ RHIC**

**TEMPERATURE (DEGREES DELVIN)**

**TIME FTER BIG BANG (SECONDS)**

**宇宙初期のビッグバンを再現**

**高エネルギー重イオン衝突実験によるQGP存否**
**→**** QCD理論の検証、宇宙初期状態の研究につながる。**

## 宇宙初期のビッグバンを再現

**ビッグバン & 超新星爆発における元素合成**

**宇宙初期のビッグバンを再現**
**(元素合成過程の研究)**

**超新星爆発における不安定核の反応が**
**中心的なプロセスと考えられる。**

**RIビーム・ファクトリーにおける不安定核の研究。**

**検出器性能の向上**

## Slide 19

## Slide 20

## 標準模型との比較

**1.標準模型(RQMDカスケード)はデータの傾向を再現**
**2.SPSエネルギー領域では、**
**            2倍程度の横運動量シフトを予想。**

**標準模型との比較**

**標準模型の予想**

## 集団運動の観測 (II) 

**集団運動の観測 (II) **
**(Elliptic Emission )**

**原子核同士が通り抜ける:**
**非常に短い時間 ~1.4fm**

**ミッド・ラピディティー領域の粒子は原子核破片に影響されない。**

## 横運動量シフトのラピディティー依存性

**SPSエネルギー領域での陽子の横運動量シフトは、 ****	****AGSエネルギー領域の1****/****3程度に減少。**
**ミッドラピディティー領域の横運動量シフトの減少。**

- nucl-ex/9807004

- WA98

**横運動量シフトのラピディティー依存性**
**&**
**入射エネルギー依存性(****2AGeV → 158AGeV****)**

## Slide 24

## Slide 25

## Sub-event analysis

**Sub-event analysis**

**1****事象中の粒子を****2****つの集合にランダムに分割し、**
**           その間の相関を調べる**

## その他の集団運動の観測

**衝突径数**

**各衝突事象について反応平面の決定**

**反応平面に対する非等方的な粒子放出**

**Beam View**

**集団運動 (II) ****:****Directed Emission @ target/beam rapidity**

**集団運動 (III) ****:****Elliptic Emission @ mid-rapidity**

## Slide 28

## Slide 29

## 原子核破片

**原子核破片**

**原子核破片**

**反応領域**

## Slide 31

## Slide 32

## k1

**量子力学的干渉効果**

***k1***

***k2***

- Prob. = 1 + cos(***q******・******r***)

- HBT相関測定

***q*** = ***k***1 - ***k***2
***r ***= ***r***1-***r***2

- Rl

- Rts

- Rto =
- Rvertical + time

**Beam**

- Gaussian Fit

**C2 = 1 + λ****・****exp(-R****2****・****Q****2****)**

**観測者**

## NA44

**NA44**

**大きな衝突系 → 粒子発生源サイズの増大**

**Top 10% **

**粒子発生源のサイズと衝突系**

## まとめ

**CERN-****NA44/WA98****実験**

**核子当たり158GeVの鉛+鉛衝突におけるハドロン粒子の**
**集団運動を観測。**

## NA44

**セルン研究所、オハイオ大学、ロスアラモス研究所、ナント大学、**
**広島大学、ニールス・ボーア研究所、ルンド大学、ブルックヘブン研究所、**
**コロンビア大学、テキサスA&M大学、筑波大学**

**ハドロン粒子生成の研究 ( ****CERN-NA44****実験 ) **

**NA44**

**運動量収束型スペクトロメータ**

**NA44コラボレーション**

## NA44

**NA44**

**チェレンコフ検出器飛行時間検出器を**
**組み合わせた粒子識別**

**NA44実験のアクセプタンス**

**狭いアクセプタンス領域での粒子識別したハドロン粒子(****π****、K、p)**
**の高統計データ収集が可能。**

## 1粒子スペクトルの粒子種依存性

**Phys. Rev. Lett. 78, 2080(1997) **

**粒子質量に比例したスロープパラメータの観測**

**1****粒子スペクトルの粒子種依存性**

**(a) ****陽子・陽子**

**(b) ****硫黄・硫黄**

**(c) ****鉛・鉛**

**NA44**

## 集団運動 (I) Radial Emission

**集団運動 (I) ****Radial Emission**

- T ~ T**f****0** + m <r>2

**スロープパラメータが粒子質量に比例する**

**スロープパラメータ (T)の質量依存性(m)**
**→**** フリーズアウト温度と集団的な膨張速度で説明可能。**

**NA44**

**粒子発生源**

**(****π****、K、pが同じ速度で放出される)**

- 

**膨張速度**

## スロープ・パラメータ(T)の粒子質量依存性

**NA49**
**WA97**

**NA44**
**WA98**

**スロープ・パラメータ(T)の粒子質量依存性**

**スロープパラメータ(T)**

**粒子質量**

**重いハドロン粒子 → スロープ・パラメータ(T)の上昇****	****	****	****	****	****	****	**** **
**多体効果による生成粒子の振る舞いについてさらに系統的に調べる。 → 様々な集団運動について観測 ****	**

**0.5**
**0.4**
**0.3**
**0.2**
**0.1**

**m (GeV)**

**π**

- K

- p

- 

- 

- 

- 

- d

**158AGeV/c Pb+Pb **

**Mass Dependence of Inverse Slopes**

## 高温・高密度状態における物質の振る舞いを調べる

**高温・高密度状態における物質の振る舞いを調べる**

## NA44実験・WA98実験におけるハドロン粒子生成の研究

**CERN-SPS: ****核子当たり****158AGeV****の鉛+鉛(金)衝突実験**
**における興味ある報告**

**1****) J/****→****μ****+****μ****-****収量 ←→ ****収量の異常な減少****?****(NA50)**
**2****) ********→**** ****e****+****e****-**** ****収量****←→ ****質量変化・収量の増加?********NA45)**
**3)************************の収量 **** ←→ ****ストレンジ粒子の増加****?**** (****WA97****)**
**4****) ****集団運動の強度****←→ ****状態方程式の軟化********(NA44, NA49, WA98)**** **
**5****) 2****粒子相関干渉        ←→ ****粒子発生源の増大? ****(NA44, NA49, WA98) **
**6****) ****粒子種生成量          ←→ ****熱平衡状態?**** ****(NA44, NA49, WA97,WA98)**
**7****) ****光子収量                  ←→ ****熱放射? ****(NA45,  WA98)**

## Slide 43

## Slide 44

## The Relativistic Heavy Ion Collider

- The **R**elativistic **H**eavy **I**on **C**ollider

- 2000年5~8月に140GeV金+金衝突の  	物理実験をいよいよ開始!
-      Au+Au: 140~200GeV   0.2~2x1026cm2s-1
-            p+p : 140~250GeV 2x1031cm2s-1
- 4つの実験グループ
- 大型実験 PHENIX  & STAR
- 小型実験 PHOBOS & BRAHMS

_**超高エネルギー重イオン実験の幕開け**_

## 金+金 1衝突事象の

**金+金 ****1****衝突事象の**
**粒子多重度 ~ 数千にも及ぶ。**

## PHENIX Collaboration

- _PHENIX Collaboration_

**450 members from 45 institutions in 10 countries**
**日本:**
**広島大、筑波大、東京大、早稲田大、長崎総大、東工大、京都大、理研、KEK**

## PHENIX 検出器

**PHENIX 検出器**

**総重量 *****3000トン***

*Global Detectors* for event characterization
-  beam/beam counter
-  multiplicity / vertex detector
-  *2 Central Arms* for photon, electron, hadron
-  tracking chambers
-  RICH, TOF, EMCal
-  *2 Forward Arms* for muon
-  tracking chambers
-  muon identifier

## West Arm

**West Arm**

**East Arm**

**Muon Arm**

## QGP探索に関する物理

**QGP探索に関する物理**

## Electrons, Muons, Photons, Charged Hadrons 

**Electrons, Muons, Photons, Charged Hadrons **
**→**** 様々なQGPシグナルの同時測定が可能**

**PHENIX実験の特長**

## Slide 52

## PHENIX実験におけるこれまでの活動

**1. 大型飛行時間検出器(****TOF****)の開発。**
**	****→**** WA98実験において高時間分解能(89ps)**
**	****の達成に成功。**
**2. 大型チェレンコフ検出器(****RICH****)の建設及びその**
**       ****読み出し系の電気回路の開発。**
**3. 光子測定の****Working Group****に参加。**
**	****カロリメータ検出器(****EMCal****)の粒子識別用の**
**	****解析コード、及び****π****0****中間子、光子測定のための**
**	****解析コードを開発中。**
**4. 日本側からの代表としてPHENIX・解析コアグループ**
**   に参加。**
**      BNLにおける****PHNIEX****実験の解析環境を整備。**
**	****	****- ****並列計算のテスト。**
**	****	****- ****HPSSにおける自動ファイルスキャン。****	****	****- Web****上でのSQLデータベースの自動処理。**
**	****	****- PHENIX****検出器の****Geometry****変換。**
**                ****BNLと日本側との間の情報交換。**
**        → 理研の大型計算機を利用した**
**	****     シミュレーション計算のスタートアップ。**

## PHENIX実験における今後の研究計画

**1. ****PHENIX****実験における飛行時間検出器(TOF)及び**
**   その読み出し系の維持。**
**2. TOFに関する****Calibration****コードの開発・改良。****	****	****→ ****WA98****実験における経験が役立つ。**
**      → 現在進めているカロリメータ用の時間補正コードも**
**	****   準備中。TOFの解析にも役立つ。**
**3. ****RHIC****エネルギー領域における初めての金+金**
**       ****衝突実験のデータ収集及びその物理解析を行う。**
**	****→**** 衝突初期の高温・高密度状態における物質の**
**        振る舞いを調べる。 **
**	****→**** 低いpt領域での直接的な物理観測が重要となる。**
**	****	****- ****光子、電子**
**	****	****- 2****粒子に崩壊する粒子の観****	****	**
** 1年目(****Day1 Physics****)**
**	****→**** ****π****0****中間子、直接放出された光子の観測。**
** 2年後以降の物理**
**      → ****Jet Quenching****。**
**      → ****e+e-****崩壊する粒子(********J********)の観測。**
** **

## Thermal Radiation from Hot Gas

**1. Early stage of the collisions:**
**Significantly rich content of gluons**
**→ ****Due to gluon Compton scatterings, an enhancement**
**at pt > 2GeV/c (Shuriyak, et al.)**
**2. After the formation of quark-gluon plasma:**
**Thermal radiation from a gas**
**→****Enhancement at pt<1GeV/c.**

****

****

****

****

****

****

- Pion gas

- Quark-gluon gas

- Intensity of radiation:
- Significantly different for two systems
- Important to measure low pt region.

- 

- 

- q

- q

## WA98実験:光子スペクトルの観測

**WA98****実験:光子スペクトルの観測**

***Preliminary***

## WA98実験:光子スペクトルの観測

**WA98****実験:光子スペクトルの観測**

***Preliminary***

## π0および光子の観測

**π****0**

**17K Au+Au central events**
**pt(π0) > 2.0GeV/c**
**Asymmetry Cuts α< 0.7**

**シミュレーションを利用し、****π****0****と光子観測のための**
**解析準備を進めている。**

**π****0****および光子の観測**

## Slide 59

## Cc.f. X.N.Wang, Z.Huang and I.Sacrevic

## Slide 61

## rJ/ > rs ~ <r> 

**QGP****生成による****J/********生成の抑制**

**r****J/******** ****>**** rs ~ <r> **

- cc( **J/****** )の束縛が無くなる

- u, d,  s

- u, d,  s

- Rr ( ) = 0.13fm < r (**J/******) = 0.29 fm < r (**’**)  = 0.56fm

- c

- c

**理論 : ****T.Matsui and H.Satz**

- QGP

**Screening length**

**Meson radius**

**<r> **

## J/ Suppression (NA50)

**J/******** Suppression (****NA50****)**

**J/****Psi収量と****Drell-Yan****過程の比**

**L (fm) : J/Psi****が通過する核物質の厚さ**
**Prob. ~ exp(-********L********abs****)**

**陽子・原子核衝突**

**Dimuon Spectrometer = Muon Absorber + Magnetic Spectrometer**

**鉛・鉛衝突**

**硫黄・原子核衝突**

**Debye Screening ****によるのか?**

## Electron ID : RICH + EMCal 

- Electron ID : RICH + EMCal

**秋葉氏による計算**

## 質量(<)領域での収量の異常な増加。CERN-NA45実験

**高密度下の****rho****メソン質量の減少?**

**質量(<****)領域での収量の異常な増加。****CERN-NA45****実験**

**陽子・原子核衝突においては説明可能。**
**鉛・金衝突において、****0.5****GeV****/c2****領域の増加が見られる。**

## Slide 66

## 粒子識別装置

**粒子識別装置**
**(Central Arms)**

**RICH**

**TOF**

**TEC**

**EMCAL**

## 2 Central Arms for photon, electron, hadron

*2 Central Arms* for photon, electron, hadron
-  tracking chambers DC, TEC, PC1, PC3
-  RICH, TOF, EMCal

## Multiplicity/vertex detector

**Multiplicity/vertex detector**

**Provides event characterization,**
**vertex point, and start timing.**

**Quartz Cherenkov counter**
**Direct mount of thick quartz on PMT**
**Timing resolution < 50ps**

**Beam - Beam counters**

***Global Detectors***** for event characterization**
** ****beam/beam counter**
** ****multiplicity / vertex detector**

## Larger rho/omega ratio

- If chemical eq. helds, yields of vector meson
- with short life enhances!

- Tau(rho) << Tau(FB) ~ Tau(omega)

- If there is chemical eq. in the fire ball,
- mesons with short life are produced as they decay

- Larger integrated yield

## Mass of vector mesons decreases in high temperature / baryon density (Hatsuda et al.)

- Due to the small mass difference at K+K- channel, sensitive to the mass shift.
- Phi->e+e- / phi->K+K- will tell us a lot.

## Slide 72

## Slide 73

## RHIC実験の状況

**2月5日:RHIC超伝導磁石?の冷却開始。**
**2月~3月:RHICリングの加速テスト開始。**
**4月:RHICのコライダー衝突テスト。**
**5月:****140GeV**** 金+金衝突開始:物理データ収集開始**
**7月下旬****~****8月初旬:重イオン衝突実験停止**
**120M****衝突事象**
**RHIC設計ルミノシィティーの10% (****20μbarn****-1****)**
**140GeV 陽子+陽子衝突**
**基礎的なデータ収集 ~4週間**
**3年後**
**重イオン衝突、スピン実験の続行**

## Slide 75

## All measurements will be   minimum bias until RHIC reaches  10% of design luminosity  

- Topics arranged according to PHENIX Physics working group:
- Global Event - most topics available
- dNch/d  vs.   with MVD
- other centrality measures such as ZDC
- dEt/d  vs.  with EMCal
- 0  pt spectra
- Hadrons - most topics available and can be correlated with global event characterization
- inclusive distributions of identified particles such as ’s, protons, K’s,
- Thermal Photons and Pairs
-  inclusive photons with pt>500-700 MeV
- 0 ’s with pt > 1.5 GeV/c

## NA44  WA98  PHENIX

- 衝突初期の物質の振る舞いを調べる

**ハドロン粒子 **
**(1粒子包括、**
**2粒子相関、**
**粒子生成比)**

**光子の測定**
**高い横運動量測定**

**集団運動**
**Radial Emission**
**Elliptic Emission**
**Directed Emission**

- Dilepton
- (J/Psi, Phi, Omega)

- Phi->KK

## Summary

- Current status

**Detect, identify, characterize leptons, hadrons and photons**
**Designed for flexible, broad, and long-range program**
**From low luminosity in machine tuning to highest luminosity **
**Study signatures as many as possible**
**Schedule**
**Machine starts ~ April 2000**
**Physics Run starts ~ May 2000**

- 1. Central Arm
- 	- Probes:
- 		- Dielectrons at high-mass resolution,
- 		photons at Pt>1GeV/c will be measured
- 		over 2 sr.
- 		- Identified hadrons will be measured
- 		over 0.36sr (or up to 0.5sr).
- 	- Physics:
- 		- J/Psi, Psi’: Debye screening.
- 		- omega/phi mesons at delta m _<_4MeV: Chiral symmetry restration.
- 		- Direct gamma at Pt>1GeV: Radiation from a hot gas at early stage.
- 		- Identified hadrons (pion/ K/ proton, etc):
- 		  Order of phase transition.
- 	- Other Features:
- 		- Excellent particle ID.
- 		- Well-defined trigger with Si-strip/pad detector?
- 		High-rate capability.
- 2.Muon Arm North (magnet + absorbers)
- 	- Magnet yoke and Fe absorbers (for muon ID) are constructed.

## Measurement of Thermal Radiation

**Direct detection of hot QGP!**
**Photons or Virtual photons via electron pairs**
**Overwhelming amount of photons from pi0 decays**
**Might very difficult unless QGP is VERY hot and stays VERY long**
**Theorists suggests to loop pt ~ 2GeV/c region**
**Photon detection : EMCal**
**Electron pairs using central arm**

## Radial Emission

- Elliptic Emission
- Directed Emission

## Muon Tracker

- Three station of tracking chambers
- Three planes of cathod strip chambers
- 100 micron resolution
- Muon Identifier
- 6 layers of Limited streamer tube arrays
- 5 layers of steel

- Muon Arm

## Slide 82

## Slide 83

## 検出器の特長

**Good PID capability and high event rate**
**To measure as many potential signatures of QGP as possible in Au+Au collisions**
**at RHIC (s=200 A GeV)**
** ****- dN/dita, dEt/dita, hadrons, photons, electrons, muons**
**Strong physics program with polarized protons (root s = 50 - 500 GeV)**

**PHENIX****実験の特長**

**検出器の特長**

## Slide 85

## データ解析の戦略

- EMCal Photon Identification
- TOF Hadron Identification
- RICH electron Identification
- TEC ?? Identification

- Photon Analysis

## Modification of properties in hot / dense medium

- phi->e+e- / phi->K+K-
- information on early stage from lepton while freezeout stage from Hadrons.
- Debye Screening
- Detection of J/Psi suppression
- J/Psi -> e+e-, J/Psi->muon+muon-
- Extended Life time
- Larger rho/omega ratio
- PHENIX simulation
- Background electron
- 3 stages of identification
- RICH : Cherenkov
- TEC : dE/dx
- EMCal: EM shower

- Electron & Muon

- Required Two Arm config.

## 1.閉じ込めの破れ(Debye Screening 効果)

- 2.カイラル対称性の破れ()
- 3.熱放射
- 4.統計的な揺らぎ
- 5.ストレンジネス粒子およびチャーム粒子
- 6.Jet Quenching
- 7.時間・空間発展

## Magnets

## High Particle Density

**Requires high segmentation for each detector**
**	****Detectors work at the level of occupancy ~ 10%**

## 集団運動の定義

**ハドロン粒子の生成**

## 陽子とπ中間子は逆方向

- 陽子とπ中間子は逆方向
- RQMDカスケード模型はデータの傾向を再現

- AGSではOver Estimate, SPSではUnder Estimate

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## 反応平面(方位角の基準)の決定

- 方位角分布のフーリエ解析
- 	Directed Emission (n=1)
- 	Elliptic Emission (n=2)

## No significant excess of photon 

- No significant excess of photon
- upper limit 26%

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## Experimental indentification of Reaction

**Collective transverse flow can be characterized by its Fourier Coefficients.**
**Observation of anisotropies in azimuthal distribution is required.**

- Plane / impact parameter b (vector) is not
- tribial task.

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## Detection of life time

- Quantum Mechanical Interferometry
- Correlation of identical particles at relative momentum corresponding to the inverse of the source size
- Study of evolution of space time structure of collisions
- Larger Pion Gas as a signature of QGP
- Modification of properties in hot/dense medium
- Phase transition via Second rise in <pt>.
- Measurement of hadrons
- High Particle density
- Track association at high density

## Tau = 1/beta (rto^2-Rts^2)1/2

- where beta is the average speed in trans. Dir.

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## Hard Scattering - single particle topics only (no pairs)

- high  pt 0 ’s
- identified  , K
- flavor measurements pt<2 GeV/c using TOF and pt>4 GeV/c using Cerenkov
- Light Vector Mesons - some modes available
-  to KK
- Dalitz with identified electrons
- Decays to e+e- require two arms
- Heavy Flavor
- possible open charm measurements at pt>~2GeV/c via single electrons
- Spin
- accelerator commissioning

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