新学術領域「実験と観測で解き明かす中性子星の核物質」研究会	  	  A02:公募研究「高温高密度クォーク物質のＱＣＤ臨界点探索」	  	  
-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐	  多粒子相関法（ハード領域のジェットとソフト領域の流体間の相関測定）	  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐	  	  	  筑波大学、物理、江角晋一	

高温・高密度クォーク物質	  クォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）	  ハドロン・QGP相転移	  QCD臨界点	  	  ジェットや光子等のハード物理	  流体的、集団運動的なソフト物理	  多粒子相関的手法を使い	  これらの間の相互作用を研究	  田村さん、大阪市立科学館発行 月刊「うちゅう」 	  2013年7月号より（画像の一部はNASAより。）	
平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

1	

Quark Gluon Plasma (QGP)	

Quark Gluon Plasma
平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

Hadrons	
筑波大物理、江角晋一	

2	

RHIC	  Beam	  Energy	  Scan	  program	  (BES)	  to	  look	  for	  criIcal	  behaviors	  -­‐-­‐-­‐	  criIcal	  point	  and	  1st	  order	  phase	  transiIon	  -­‐-­‐-­‐	1st	  order	  phase	  	  	  	  transiIon	  ?	

平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

筑波大物理、江角晋一	

3	

Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC) at Brookhaven National Laboratory (BNL)
Large Hadron Collider (LHC) at European Organization for Nuclear Study (CERN)ALICE	CMS	PHENIX	STAR	ATLAS	
平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

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4	

PHENIX	  CMS	  ALICE	STAR	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

5	

sPHENIX upgrade at RHIC, New York, USA	

FAIR at GSI, Darmstadt, Germany	

Heavy-Ion upgrade at J-parc,Tokai, Japan	
平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

筑波大物理、江角晋一	

6	化学的、熱的なフリーズアウト	
single particle pT spectra,
HBT measurements- Thermal freeze-out- Tfo(Th) ~ 100MeV- end of elastic interaction
among hadrons- local thermalization- Radial expansion, flow
particle yield and ratio	
- Chemical freeze-out- Tfo(Ch) ~ 170MeV- end of inelastic interaction
among hadrons- close to the expected
phase boundary

平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

7	

初期ゆらぎ、高次方位角異方性、集団運動的膨張

WMAP（楕円軸に対する）	  四角的	楕円的		  PHENIX	  Preliminary,	  QM12	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

四角的	  

三角的	

QM12:	  S.	  Mizuno	  筑波大物理、江角晋一	

8	

QM12:	  T.	  Niida	  フリーズアウト時の	  幾何学的形状、大きさ、時間幅	  pT1	  	  量子力学的二粒子相関（HBT相関）	  side	  view	  size	  qT-­‐side	  :	  RT-­‐side	  pT2	  RT-­‐side,	  	  RT-­‐out	  vs	  (φ-Φ2),	  (φ-Φ3)	  RT-­‐sideoscill.	  <	  RT-­‐outoscill.	  	  for	  n=2,3	  (central)	  together	  with	  vn(pT)PID	  ﬁ\ng	  with	  Blast	  Wave	  depth	  +	  Ime	  duraIon	  qT-­‐out	  :	  RT-­‐out	  	  PHENIX	  Preliminary,	  QM12	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

9	

QGP中でのパートンのエネルギー損失---jet quenching--Phys.	  Rev.	  Le`.	  105	  (2010)	  252303	  jet	  p	  Au	  CMS	p	  Au	  |E1-­‐E2|	  	  	  E1+E2	  Phys.	  Rev.	  Le`.	  91	  (2003)	  072304	  	  di-­‐jet	  energy	  asymmetry	

Away-­‐side	  	  suppression	

|φ1-­‐φ2|	  di-­‐jet	  relaIve	  angle	
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10	

High	  mult.	  p+A	  	リッジ構造か、高次異方的な流体か	

A+A	

ppやpA衝突のような小さい衝突系でも、	  特に、高多重度衝突事象においては、	  高温・高密度状態の生成の可能性がある。	  
-­‐-­‐-­‐	  集団運動的な膨張があるのか？	  -­‐-­‐-­‐	  -­‐-­‐-­‐	  中心衝突度依存性、多重度依存性	  -­‐-­‐-­‐	  Min.	  bias	  p+p	High	  mult.	  p+p	

JHEP	  09	  (2010)	  091,	  	  	  Eur.	  Phys.	  J.	  C	  72	  (2012)	  2012	  	  Phys.	  Le`.	  B	  718	  (2013)	  795-­‐814	

CMS	

平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

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11	ジェット相関の角度・左右非対称性--- ハード・ソフト間の相互作用 ---	QM12:	  T.	  Todoroki	  Φ2	  1/NTrig	  dNAsso	  /	  dΔφ	-­‐	  strong	  Φ2	  dependence	  and	  lef/right	  asymmetry	  (coupled	  with	  energy	  loss	  and	  collecIve	  ﬂow)	  -­‐	  broader	  out-­‐of-­‐plane	  correlaIon	  than	  in-­‐plane	  correlaIon	  (re-­‐distribuIon	  of	  lost	  energy)	  -­‐	  some	  weak	  Φ3	  dependence	  (in	  back-­‐up	  slides)	  PHENIX	  Preliminary,	  QM12	  mid-­‐central	  40-­‐50%	  Au+Au	  200GeV,	  hadron-­‐hadron	  pT	  :	  (2~4)Trig	  x	  (1~2)Asso	  (GeV/c)	  vn	  subtracIon,	  no	  Δη	  cut	  	0	平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

2	 π	 4	0	2	 π	 4	Δφ	  =	  φAsso	  –	  φTrig	
筑波大物理、江角晋一	

12	

ジェット軸に対するη分布の前方・後方−非対称性Forward-­‐backward	  asymmetry	  is	  visible	  at	  least	  in	  AMPT.	  
Near	  side	  Δη	  peak	  is	  backward	  shifed	  w.r.t.	  
trigger	  η direcIon.	

AMPT	  mid-­‐central	  	  bimp	  =	  4	  -­‐	  10	  fm	1/NTrig	  dNAsso	  /	  dΔη	

(associate yield per trigger
with AMPT simulation)	

AMPT	  Peripheral	  bimp	  =	  10	  -­‐	  fm	|Δφ| <	  π/4 near side|Δφ| >	  π/4 away side

ηTrig	  ~	  -­‐1	
beam	

-­‐4	  	  	  	  	  	  -­‐2	  	  	  	  	  	  	  	  0	  	  	  	  	  	  	  	  2	  	  	  	  	  	  	  	  4	 -­‐4	  	  	  	  	  	  -­‐2	  	  	  	  	  	  	  	  0	  	  	  	  	  	  	  	  2	  	  	  	  	  	  	  	  4	Δη	  =	  ηAsso	  -­‐	  ηTrig	
平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

13	

平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

14	

まとめと今後の展望	  	  • RHIC,LHC加速器、PHENIX,ALICE実験での衝突実験、解析	  	  	  	  	  	  sqrt(sNN)	  =	  200	  GeV	  at	  RHIC,	  sqrt(sNN)	  =	  2.76	  TeV	  at	  LHC	  • PHENIX-­‐STAR実験データの共同解析、多粒子相関解析	  	  • LHC加速器でのsqrt(sNN)	  =	  5.5TeV鉛・鉛衝突実験	  • RHIC加速器でのビーム・エネルギー走査実験	  	  	  	  	  	  RHIC	  Beam	  Energy	  Scan	  (BES)	  program	  sqrt(sNN)	  =	  5	  -­‐	  20GeV	  	  • RHIC,LHC加速器でのpp,	  pA,	  dA,	  HeAu,	  CuAu,	  UU	  	  • sPHENIX,	  ePHENIX(for	  eIC),	  ALICE	  アップグレード	  • FAIR,	  J-­‐parc	  重イオン衝突アップグレード	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

15	

Elliptic expansion in pre-hadronic phase	  Phys.	  Rev.	  Le`.	  99,	  052301	  (2007),	  PHENIX	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大		  Phys.	  Rev.	  Le`.	  99,	  052301	  (2007),	  PHENIX	  筑波大物理、江角晋一	

16	

Thermal photon radiation and collective flow
- significant low pT photon excesswith much higher temperature than Tf- comparable v2 with hadrons

ellipIc	  expansion	  Phys.	  Rev.	  Le`.	  104,	  132301	  (2010)	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  arXiv:	  1105.4126	  Phys.	  Rev.	  Le`.	  109,	  122302	  (2012)	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

17	

net-­‐Baryon	  number	  ﬂuctuaIon	  is	  expected	  to	  reﬂect	  the	  criIcal	  point	  as	  a	  non-­‐monotonic	  behavior	  STAR	  Preliminary	  QM12	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

筑波大物理、江角晋一	

18	

Strong	  magneIc	  ﬁeld	
L or B＋	＋	
STAR	  Preliminary,	  QM12	  Beam	  energy	  dependence	  of	  charge	  asymmetry	  and	  ﬂow	  (v1,	  v2,	  vn…)	  signals	  in	  order	  to	  look	  for	  any	  non-­‐monotonic	  behavior	  	平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

筑波大物理、江角晋一	

19	

Angle (Length) dependenceof di-hadron correlation

Phys. Rev. C 84 (2011) 024904	

-­‐	  high	  pT	  single/jet	  suppression	  	  -­‐	  high	  pT	  di-­‐hadron/di-­‐jet	  suppression	  -­‐	  High	  pT	  v2	  Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 252301	

平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

筑波大物理、江角晋一	

20	

QM09:	  J.	  Konzer	  Left/right asymmetry in ridge/mach-cone	Y(|∆η|>0.7) = Ridge + away-side two-Gaussian

R.P.	

Jet = Y(|∆η|<0.7) – Acceptance*Y(|∆η|>0.7)

φTrig	

φTrig~	  0	  STAR Preliminary
Au+Au 20-60%
3<pTTrig<4 GeV/c
1<pTAssoc<1.5 GeV/c|∆η|>0.7	  φTrig~	  90	  Ridge	  contributes	  v2	  and	  is	  asymmetric	  in	  Δφ	  Ridge	  Jet	  v2	  subtracIon	

∆φ = φAsso - φTrig

平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

21	

QM09:	  J.	  Konzer	  Left/right asymmetry in ridge/mach-cone	Y(|∆η|>0.7) = Ridge + away-side two-Gaussian

R.P.	

Jet = Y(|∆η|<0.7) – Acceptance*Y(|∆η|>0.7)

φTrig	

φTrig~	  0	  STAR Preliminary
Au+Au 20-60%
3<pTTrig<4 GeV/c
1<pTAssoc<1.5 GeV/c|∆η|>0.7	  φTrig~	  90	  Ridge	  contributes	  v2	  and	  is	  asymmetric	  in	  Δφ	  Ridge	  Jet	  v2	  subtracIon	

∆φ = φAsso - φTrig

平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

22		  PHENIX,	  QM12	  mid-­‐central	  collisions	  -­‐	  driving	  force	  of	  v2	  (enhances	  v2)	  -­‐	  almost	  no	  Φ3	  dependence	  (poor	  Φ3	  resoluIon)	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	筑波大物理、江角晋一	

23		  PHENIX,	  QM12	  central	  collisions	  -­‐	  stopping	  force	  of	  v2	  (suppresses	  v2)	  -­‐	  some	  weak	  Φ3	  dependence	  平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	

筑波大物理、江角晋一	

24	

Trigger η dependenceof Δη distribution-2	

ηTrig	

2	bimp	  =	  0	  -­‐	  4	  fm	(associate yield per trigger
with AMPT simulation)	

ηTrig	
|Δφ| <	  π/4 near side|Δφ| >	  π/4 away side

bimp	  =	  4	  -­‐	  10	  fm	beam	

look at the asymmetry inΔη	  =	  ηAsso	  –	  ηTrig	  (associate η
distribution with respect totrigger η) in order to see thehard-soft coupling withlongitudinal density profile
and/or expansion	

bimp	  =	  10	  -­‐	  fm	-­‐4	  -­‐2	  	  0	  	  2	  	  4	平成25年9月13日、新学術領域「中性子星の核物質」研究会、東北大	Δη	  =	  ηAsso	  -­‐	  ηTrig	

-­‐4	  -­‐2	  	  0	  	  2	  	  4	筑波大物理、江角晋一	

25