LHC-ALICE実験と光子測定～宇宙開闢シナリオ： ＱＣＤ相転移の理解～～最も熱く、最も重い物質の解明～

杉立 徹
ALICE-Japan代表
広島大学・理学研究科
2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

広島大学理学研究科・杉立徹	

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宇宙開闢のシナリオと相転移u ＱＣＤ相転移> 対称性の自発的破れ> クォーク閉込  > 質量獲得
u 宇宙誕生を解き明かす
パズルの1ピース
熱輻射光子	 ｼﾞｪｯﾄ流	

ｸｫｰｸ多体系運動学	  ☆未解明☆	
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平成17年4月19日 朝日新聞	

高エネルギー原子核衝突  初事象

O+Pb @200GeV/A by NA35	  at	  CERN/SPS	  in	  Sept.	  1986	
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CERN研究所LHC加速器ALICE実験
ALICE実験装置断面図	n 高分解能フォトン測定  <広島大>  PHOSn 荷電粒子測定  <筑波大/東大>  TRD/TPCn ジェット対測定  <筑波大>  DCAL

EMC	
TOF	
TRD	
TPC	

as of Mar. 2015
37 countries
151 institutions
1,550 members

ITS	

PHOS

DCAL

DCAL

PHOS

三明/中條	
6	  +	  2/3	  DCal	  SM杉立	

上図破線部	
4	  PHOS	  SM拡大図	2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

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LHC加速器大型実験 @CERN√spp = 2.76, 7 in 2010-11, 8 in 2012, and 14 TeV in design√sPb-Pb = 2.76 in 2010-11, and 5.5 TeV in design√sp-Pb = 5.02 in 2012/13 , and 10.0 TeV in design
CMSLHCb
ATLAS

ALICE

√sNN at LHC = 28 x RHIC =320 x SPS = 1000 x AGS
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5	  ALICE実験  Point-2 in France
The ALICE Experiment

30 countries, 97 institutions, ~1,015 members as of Jan.2007

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2009年11月23日  ALICE実験初衝突事象
First Event of p+p@900 GeV

p+p@7TeV	  on	  3/30/2010	

dNch/dη = 3.10 ± 0.13 (stat) ± 0.22 (syst)
submitted to EPJC on 11/28/09 andpublished on EPJ C65:111-125, 2010/Jan
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社会・国民に発信するALICE実験第一報

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8	  alice-j.org

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最高性能フォトン検出器PHOS建設(2006-)
H15基盤B/H18特推/H23基盤A/H26基盤S

PbWO4	

大久保翼(D1)
関畑大貴(M2)
垂永和也(M1)
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10	10	

ジェット対検出器  DCal建設  (2008-)u 2008年  三明康郎（筑波大） 中性成分を含むジェット測定器+ジェットトリガー提案  à 日仏米伊中の国際共同建設を主導  à Di-jet Calorimeter (DCal)u 2009年  建設開始．筑波大は1.5ﾓｼﾞｭｰﾙ（全6ﾓｼﾞｭｰﾙ）建設. 2011年  搬出.
u 2013-14年 CERNにて全機テスト(渡辺D2等).
EMCal/DCal/PHOS L1ジェットトリガー構築(横山D1、細川M2).

H20基盤S/H25基盤B
PHOS

DCalu 2014年11月 ALICE実験装置に組込完了.
u 2014年11月  中條達也（筑波大）  EMCal/Dcal
准責任者就任.
DCal検出器組込完了時
2014年11月 @ ALICE実験エリア

DCal検出器 インストール前2013年9月 @ CERN,ALICEアッセンブルホール
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ジェット対相関による抑制機構解明u jet-jet (di-jet), γ-jet, h-jet 測定

ジェット事象＠ALICEl パートン衝突位置の決定、エネルギー損失の通過距離依存性l パートンエネルギー損失機構の解明

u Jetエネルギー損失とソフトハドロン生成l QGPの媒質応答l グルーオン衝撃波→EOS決定の可能性

ALICE Run-2:l ジェット対及びジェット高統計サンプルが重要l DCal+PHOSのジェットLevel-1トリガー構築

γ-jet事象	

エネルギー損失のないジェット	パートン対
生成	

核衝突で	  創られた	  クォーク物質	

エネルギー散逸	エネルギー損失を受けたジェット	
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ALICE Tier-2 at Hiroshimal The ALICE T2 site “JP-HIROSHIMA-WLCG” withgrid middleware EMI-3 on SL6.5... as stable aspossible.
l GRID service; APEL, sBDII, CREAM-CE, XROOTD,DPM-SE, VOBOX… as compact as possible.
l WN resources; 1356 Xeon-cores in total
Xeon5355(4c@2.6GHz) x 2cpu x 16 boxes
Xeon5365(4c@3.0GHz) x 2cpu x 20 blades
Xeon5570(4c@2.9GHz) x 2cpu x 26 blades
Xeon5670(6c@2.9GHz) x 2cpu x 3 blades
Xeon5660(6c@2.8GHz) x 2cpu x 42 blades
E5-2470v2(10c@2.4GHz) x 2cpu x 16 bladesl Storage cap; 408TB (+ 312TB under installation)
disks on 6 (+1) servers and no MSl Around 2/3 resource deployed to ALICE GRIDl The rest for a local clusterl Network B/W: 1Gbps on 40Gbps-SINET4 in Japanl WLCG support by ASGC in Taiwanl Responsible by Prof. Toru Sugitatel Operated by TS and 垂永和也(M1)under remotetechnical support by SOUM corp., Tokyo.
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ALICE Tiers in the World

53 in Europe	

2 in Africa
1 operational
1 future	

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1 T0
7 T1 operational
2 T1 future	

10 in Asia
8 operational
2 future	

8 in North America
4 operational
4 future + 1 past	

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2 in South America
1 operational
1 future	

15	広島大学の最近の取り組み
H25年度「研究大学強化促進事業」

H26年度「スーパーグローバル大学創成支援事業（タイプA）」

H26年度科学技術人材育成費補助事
業「科学技術人材育成のコンソーシア
ムの構築事業」

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広島大学Distinguished Professor(DP)2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

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17	  広島大学  極限宇宙研究拠点 CORE-U

cf. www.hiroshima-u.ac.jp/orp/	

http://core-u.hiroshima-u.ac.jp	

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u クロマチン動態数理研究拠点	
理学研究科 楯 真一 教授	
u ゲノム編集研究拠点	
理学研究科 山本 卓 教授	
u 広島肝臓プロジェクト研究センター	
医歯薬保健学研究院 茶山 一彰 教授	
u 統計科学研究拠点	
社会科学研究科 山田 宏 教授	
u 学習システム促進研究センター	
教育学研究科 池野 範男 教授	
u キラル物性研究拠点	
理学研究科 井上 克也 教授	
u 極限宇宙研究拠点	
理学研究科 深沢 泰司 教授	
u 基礎研究を畜産技術開発につなげるトランスレー
ショナル型研究拠点	
生物圏科学研究科 吉村 幸則 教授	
u 広島大学健康長寿研究拠点(HiHA)	
先端物質科学研究科 平田 大 教授	
u 緊急被ばくに即時対応できる再生医療研究拠点	
原爆放射線医科学研究所 東 幸仁 教授	

18	

LHC Baseline Schedule
ちょっと古いです。すみません。

LS2	  starts	  Dec.	  2017	  and	  lasts	  14	  months	  2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

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EMCal/DCal/PHOS ジェットトリガー構築l 筑波大・中條達也と横山(D1),  細川(M2)は、ユバ
スキラ大とグルノーブルLPSCと共同してEMCal/DCal/PHOSを組み込むLevel-1ジェットおよび光子トリガーを構築.
l Jetトリガー効率曲線のシャープな立ち上がりを実現.
l ミニマムバイアス事象のjets@30GeVでrejection係数10,000  を達成.
l FPGAファームウェア開発はほぼ終了.  RUN-2に向けて実機テストを準備中.

ジェットトリガー効率	  （w/	  BG	  subtracMon	  from	  DCal	  side）	  リジェクション・ファクター	  （w/	  BG	  subtracMon	  from	  DCal	  side）	  DCal  +  PHOS  ジェットトリガーパッチ  (横山  D1)2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

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前方光子検出器  FoCal で拓く未開物理〜カラーグラス凝縮、QGP早期熱化の解明〜
エネルギー線形性  (FoCal-PAD)

FoCal-­‐PAD	  FoCal-PAD(LGL)検出器
試作機(ORNL製)

FoCal:η=3.3-5.3

ビームテスト用試作機  (4PAD+2MAPS)

2014年	  CERN-­‐PS/SPS	  
テストビーム実験より	  H25基盤B/H20基盤S分担	l η=3.3 - 5.3 に超前方光子検出器 (FoCal) を建設.
l 電磁(PAD, MAPS)及びハドロン成分から構成.
l 超前方直接光子測定によりカラーグラス凝縮 (CGC)の検証;
重イオン衝突初期条件の決定; QGP熱化機構を解明.
l 中條（筑波大）がPAD検出器の主開発グループとして参加.
l 2014年 CERN-PS/SPS テストビーム実験実施.
l 2015年末までにALICE実験内外での設置提案、承認(予定)l 2018年 mini-FoCal 導入; 2023年 実機導入; 本測定開始.

2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

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*  共同研究：ユトレヒト大,  ORNL,  CERN-RD51
21	筑波大学 ALICE Tier-2 拠点構想u LS2（2019年頃）以降、ALICE測定器の高度化により、ALICE実験生データ生成量が×100倍  à  1TB/s.
u Grid解析網再構築が必須  à 新たなALICE-T0@CERNの建設.
u 実験組織はRun-3に向けた新たな解析網の構築要請à日本組織.
u 筑波大 ALICE Tier-2 拠点構想l 広島大（現ALICE-T2）の協力により、筑波大にTire-2プロトタイプを構築中.
l 筑波大HPC, SINET5 (2016年稼働; 国内200Gbps, 欧米100Gbps) の活用.

Tire-2プロトタイプ構築中@筑波大

SINET5	  (2016-­‐)	  Slide	  by	  N.	  Nakamura	  (NII)	  @	  AFAD2015	  2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

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22	  まとめu 衝突エネルギー増強するLHC加速器RUN-2 （2015年4月開始）を迎えて今後10年、クォーク多体系の完全解明に向けた大きな成果を約束
u 国際共同研究ALICE実験の日本組織は、員数規模を超える重要な【役割】×【発言力】×【主導力】を獲得
u 【クォーク多体系】×【プラズマ物性】×【低温原子分子】
×【流体理論模型】×【素粒子理論】の深化発展を併せた新たな学術領域の可能性大u 【教育力】×【研究力】×【国際力】が試されるなか、組織力を合算した牽引力が不可欠
u 筑波大学数理物質融合科学センターの益々の強化発展を強く期待
2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

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ありがとうございました2015/3/12	  CiRfSEワークショップ@筑波大	

広島大学理学研究科・杉立徹	

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