フロー（粒子相関）とゆらぎ	  	  横方向運動量分布、半径方向膨張	  反応平面と指向的方位角異方性（v1）	  楕円的方位角異方性（ハドロン、光子v2）	  多粒子相関（ridge、ゆらぎ）	  	チュートリアル研究会	  	  「重イオン衝突の物理：基礎から最先端まで」	  	  筑波大物理、江角晋一	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

1	

History	  of	  temperature	  before/aEer	  the	  phase	  transi2on	  	Ini5al	  temperature	  :	  	  	  	  	  Direct	  thermal	  photon	  measurement	

ini5al	  temperature	

cri5cal	  point	  	Chemical	  Freeze-­‐out	  temperature	  :	  	  	  	  	  Par2cle	  species,	  ra2os	  are	  ﬁxed	  	  	  	  at	  the	  end	  of	  inelas2c	  interac2ons	  	Thermal	  Freeze-­‐out	  temperature	  :	  	  	  	  	  Par2cle	  spectra	  are	  ﬁxed	  	  	  	  at	  the	  end	  of	  elas2c	  interac2ons	  	Cri5cal	  Point	  :	  	  	  	  	  1st	  order	  phase	  transi2on	  	  	  	  non-­‐monotonic	  behavior	  	  	  	  expected	  ﬂuctua2on	  to	  diverge	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

2	

Blast	  Waveモデル（流体計算に基づいたフィット関数）	

SQM06,	  	  Yifei	  Zhang

AuAu	  Central	  	  charm	  hadron	  nucl-ex/0307024

AuAu	  Central	  	  strangeness	  hadron	  SQM06, Yifei Zhangチュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

AuAu	  Central	  	  π,	  K,	  p	  筑波大物理、江角晋一	

3	

Quark momentum distribution--- extracted from multi-strange hadron ratio --arXiv:0801.2265 [nucl-th]

Hadron	  Collective radial expansion-during the partonic phase-before the hadronic phase
Quark coalescence orrecombination mechanism
for the hadronization	
チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

4	

Number	  of	  quark	  scaling	  in	  ellip2c	  ﬂow	  -­‐-­‐-­‐	  quark	  coalescence	  feature	  -­‐-­‐-­‐	  Indica2on	  of	  quark	  ﬂow	  (in	  partonic	  phase)	

zyx

PRL99	  (2007)	  052301	

Hadronic	  phase	Partonic	  phase	  (QGP)	  	チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

5	

Partonic	  collec2vity	  	  -­‐-­‐-­‐	  par2cle	  iden2ﬁed	  v2	  -­‐-­‐-­‐	  	  mul2-­‐strangeness	  and	  charmed	  hadron	  STAR	  preliminary	  QM06	  QM08:	  A.Dion	  Number	  of	  cons2tuent	  quark	  scaling	  in	  hadron	  v2	  as	  well	  as	  mul2-­‐strange	  baryon	  v2:	  v2	  is	  already	  established	  during	  the	  quark	  phase	  before	  the	  hadroniza2on.	  This	  seems	  to	  be	  true	  even	  for	  heavy	  quark	  like	  charm.	  	  チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

6	φ	  puzzle	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

7	mass	  dependence	  of	  v2	  	  with	  hydro-­‐model	

More	  radial	  ﬂow	  in	  data	  	  Not	  enough	  radial	  ﬂow	  in	  hydro,	  or	  hadronic	  aEerburner	  	チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

8	

Beam	  energy	  dependence	  	  of	  v2	  (increased	  radial	  ﬂow)	
Rela2ve	  momentum	  shiE	  of	  heavier	  par2cles	  (protons)	  are	  larger	  than	  light	  hadrons	  (pions),	  which	  is	  consistent	  with	  an	  increased	  radial	  ﬂow.	
PRC	  85,	  064914	  (2012)	
Pb+Pb 2.76 TeV
ALICE Preliminary

proton	  proton	  Au + Au 39 GeV
PHENIX Preliminary

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

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9	High	  pT	  direct	  photon	  as	  penetra2ng	  probe	γ	pT	  >	  5	  GeV/c	 hadron	

γdir	

RAA	

< 1	∼ 1	v2	

> 0	

∼ 0	π0	  PRL 109 (2012) 152302

RAA	  
	  	  	  	  	  (surface)	

PRL 109 (2012) 122302

v2	

N (A+A)	  RAA	  =	  	 	  Ncoll	  N(p+p)	  π0	γinc	γdir	

rela2ve	  yield	  with	  respect	  to	  a	  simple	  independent	  superposi2on	  of	  pp	  data	  2.76TeV	  Pb+Pb	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

10	Energy	  loss	  at	  high	  pT	  and	  re-­‐distribu2on	  	  of	  the	  lost-­‐energy	  at	  low	  pT	  at	  RHIC	

γ	
h	eﬀect	  on	  bulk	  	prompt	  photon	  -­‐	  hadron	  correla5on	  	  NPTY	  =	  associate	  hadron	  yield	  per	  trigger	  γ	  IAA	  =	  NPTY(AA)	  /	  NPTY(pp)	
PRL	  111	  (2013)	  032301	

Suppression	in	  high	  pT	  	  Enhancement	  in	  Low	  pT	  	  Low	  pT	High	  pT	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

11	

Enhanced	  thermal	  photon	  produc2on	  at	  low	  pT	

AuAu	

• Virtual	  and	  real	  photon	  measurements	  via	  internal	  and	  external	  conversion	  methods	  with	  electron	  pair	  measurements	  • Real	  photon	  measurements	  with	  EMcal	  	  • Ini2al	  temperature	  of	  300∼600MeV	
arXiv:1405.3940	
independent	  slope	  w.r.t.	  centrality	
yield	  ~	  Npart1.5	  	dN	  /	  dy	pp	

Npart	
チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

12	Direct	  (thermal)	  photon	  v2	  and	  v3	  v2	

v3	vn	  =	  <	  cos	  n(φ par2cle -­‐	  Φnplane)	  >	  (n=2	  :	  ellip2c	  ﬂow),	  (n=3	  :	  triangular	  ﬂow)	

v2	

v3	

Sanshiro	  Mizuno,	  QM14	

• comparable	  to	  hadron	  for	  both	  v2	  and	  v3	  at	  2∼3GeV/c	  • signiﬁcant	  contribu2on	  from	  photons	  from	  later	  stages	  	  (inconsistent	  with	  early	  photons	  from	  hoker	  period)	  -­‐-­‐-­‐	  direct	  photon	  puzzle	  • ﬂaker	  pT	  dependence	  of	  v2	  at	  low	  pT	  チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

13	yHigher order event anisotropy --- v3 --black-disk collision, sign-flipping v3 like v1
initial geometrical fluctuation, no-sign-flipping v3x

arXiv:1003.0194
Reaction Plane (x-z)

xzyyx

チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

14	

case1	  case2	  beam rapidity

case3	  beam rapidity
spectator

beam rapidity
spectator

spectator

net-baryon
ridge	  like	  	  near	  n-­‐even	  :	  vn(η)	  =	  vn(-­‐η)	  	  n-­‐odd	  :	  vn(η)	  =	  -­‐vn(-­‐η)	  midrapidity

participant

fluctuating
initial condition
midrapiditymidrapidityall	  n	  :	  vn(η)	  =	  vn(-­‐η)	  near	  side	  jet	  away	  side	  jet	  mach-­‐cone	  like	  away	  チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

15	

Ellip2c	  and	  triangular	  expansion	  and	  freeze-­‐out	  geometry	  vn	Ellip2c	  and	  Triangular	  expansion	  :	  v2,	  v3	Ellip2c	  and	  Triangular	  shape	  :	  RHBTΦ2,	  RHBTΦ3	n=2	
n=3	
n=2	

arXiv:1412.1038	  n=3	pT	  [GeV/c]	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

PRL112	  (2014)	  222301	  	筑波大物理、江角晋一	

16	

Event	  plane	  (E.P.)	  method	  F(x)	  =	  1	  + Σ [2	  pn	  cos(n	  x)]	vnmeasured	  =	  <	  cos	  n(φ-­‐ΦEP)	  >	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  =	  <	  cos	  n(φ-­‐ΦRP)	  >	  <	  cos	  n(ΦRP-­‐ΦEP)	  >	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  =	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  vnTrue	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  x	  	  	  resolu2on(n-­‐th	  order)	  	  • Rapidity-­‐gap	  2-­‐par5cle	  correla5on	  method	  pn{2-­‐part}	  =	  <	  cos	  n(φA-­‐ΦRP)	  >	  <	  cos	  n(φB-­‐ΦRP)	  >	   • Scaler	  Product	  (S.P.)	  method	  • 2(4,6,8,)	  par2cle	  cumulant	  {A}	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  {B}	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  =	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  vnx	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  vn• Lee	  Yang	  Zero	  	  4v2	  if	  resolu2on=1	  1	

4	  v2v2	  1	E.P.	  method	  -π	チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

φ-­‐ΦEP	2-­‐part	  method	  π	 -π	

φA-­‐φB	π	

筑波大物理、江角晋一	

17	

チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

18	

noevery 	  ridge	  thing	  is	  vn	

チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

19	

Measurement	  of	  	  v2	  ﬂuctua2on	  	  -­‐-­‐-­‐	  via	  v2{2}	  and	  v2{4}	  diﬀerence	  -­‐-­‐-­‐-­‐	The	  next	  page	  show	  the	  same	  	  v2	  ﬂuctua2on	  measurement	  	  of	  event-­‐by-­‐event	  directly	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

20	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

21	

pT	  dependent	  ﬂow	  ﬂuctua2on	  amazing	  similarity	  	  in	  hydro-­‐models	  	  especially	  at	  mid-­‐pT	  	  and	  in	  central…	  	Damir	  Devetak,	  QM14	

v2{}	  =	  <a,	  all>/√(<all,all>)	  v2[]	  =	  √(<a,a>)	  	You	  Zhou,	  QM14	
チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

22	

Cross harmonics correlation with Q2 selection (vnゆらぎの相関)
v2(Low pT) vs v2(high pT)v2 vs v3

ATLAS,	  QM14	  チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

23	

Event	  shape	  selec2on Q2	  (∼v2)	  ε2ﬁnal	  rela2on	  of	  ε2ini2al	  –	  v2	  –	  ε2ﬁnal	  for	  a	  given	  centrality	  εfinal via HBT interferometry	

PHENIX,	  QM14	  1/Ntrig dNPair/dΔφ	flow BG subtracted jet correlation	

2-­‐par2cle	  correla2on	

PHENIX
preliminary	

-101PHENIX,	  QM12	  234	-10123

Δφ = φAsso. – φTrig.	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

4	ATLAS,	  QM14	  筑波大物理、江角晋一	

24	

Further	  tests	  of	  hard-­‐soE	  interplay	  using	  correla2on	  between	  jet	  modiﬁca2on	  and	  geometry/expansion	  of	  QGP	  Φ2 dep. analysis	Φ3 dep. analysis	

methods	  • Mul2-­‐par2cle	  correla2on	  • Jet-­‐hadron	  /	  γ-­‐hadron	  correla2on	  • Jet	  fragmenta2on	  func2on	  • Di-­‐jet	  distribu2on	  チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

ηJet dep. analysis	

Yet another axis as a control parameterto define path length, geometry and expansion. 	

筑波大物理、江角晋一	

25	

Systematic test of energy loss and redistribution
with photons, jets and hadrons
These two effects (energy lossand redistribution) can not beclearly separated experimentally!	

Closer and closer tothe initial parton energy
Gamma
Jet (large R)

Jet reconstruction is torecover the lost energy to get
the original parton energy.

Jet (+hadron)Jet as a control tool to define
path length

Jet (small R)
π0 (hadron)
QGP	
inside	チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

surface	  more and more surface bias
given by energy loss

筑波大物理、江角晋一	

26	

T2	

失われたジェット（クォーク）のエネルギーはどこへ？	

T1	
T1	
T2	

Δφ 	  vs	  	  φJet-­‐ΦR.P.	
チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

ジェット軸に対する	  粒子相関分布の変化	

Δη	  	  vs	  	  ηJet	
筑波大物理、江角晋一	

27	

A+A	  collision	  :	  a	  large	  system	

p+p	  collision	  :	  a	  small	  system	

LHC-ALICE

LHC-CMShigh	  temperature	  and	  density	  system	  <-­‐-­‐-­‐>	  small	  and	  high	  mul2plicity	  system	
Probability	  distribu5on	  	  of	  event	  with	  “n”	  par5cles	  produc5on	

es5mated	  ini5al	  energy	  	  density	  distribu5on	  	  in	  central	  A+A	  collision	

チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

n	  :	  par5cle	  mul5plicity	

筑波大物理、江角晋一	

28	

π	

0	

Jet1	

Jet2	
beam	  axis	

チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

29	

minimum	  bias	  p+p	  events	

high	  mul2plicity	  p+p	  events	

π	
LHC-CMS

0	

Jet2	

•••

Jet1	
beam	  axis	
チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

inter-­‐correla2on	  between	  di-­‐jets	  correlated	  mul2-­‐parton	  interac2ons	  collec2ve	  behavior	  in	  small	  and	  	  dense	  system	ridge	  structure	
筑波大物理、江角晋一	

30	

p+A	  collisions	

A+A	  collisions	

LHC-CMS

チュートリアル研究会、3/24/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

31	

LHC-CMSHigh multiplicity
pp collisions	

jet2	

jet1	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

Only aroundpT = 2~4GeV/c	

筑波大物理、江角晋一	

32	

CERN-ISR
Nucl. Phys. B145
(1978) 305-348

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

33	

LHC-CMS

p+Pb	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

34	

p+Pb	

Sooraj	  Radhakrishnan	  ,	  20/May,	  cor./ﬂu.	

v2	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

v3	

v4	

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35	

Ellip2c	  ﬂow	  	  in	  small	  system?	  	  d+Au	  	  Glauber	  model	  	  3He+Au	

peripheral subtraction	
arXiv:1404.7461	  	  	  	  	  pT	  (GeV/c)	

central	  -­‐	  backward	

PLB 726 (2013) 164-177	

central	  -­‐	  forward	*	  New	  3He+Au	  collision	  data	  	  	  	  from	  RHIC-­‐RUN14	  *	  p+p,	  p+Al,	  p+Pb	  in	  Run15	  	  	  	  will	  come	
チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

筑波大物理、江角晋一	

36	

AMPT simulation p+Pb 5TeV (string-melting on/off)
for ALICE backward-central Δφ correlation (|Δη|=3∼6)

Associate yield / trigger	JPS 2014/Mar,
Kazuki Oshima,
Univ. of Tsukuba	

effectively partonic cascade : on/off 	

string-­‐mel2ng	  on	

string-­‐mel2ng	  oﬀ	  :	  hijing	  +	  hadronic	  cascade	

pT/η cuts are chosen for ALICE TPC-V0A acceptance. 	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

TPC : |η|<1
V0A: 3<η<5 (Pb-going side)
V0C : -4<η<-2 (p-going side)	
筑波大物理、江角晋一	

37		  Beam	  energy	  dependence	  of	  2-­‐par2cle	  	  interferometry	  measurement	  (HBT	  eﬀect)	  	  	  arXiv:1410.2559	  Beam	  direc5on	  Rlong	pT	  direc5on	  Rout	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

∼vexpansion	

∼Δτ	

Rside	

筑波大物理、江角晋一	

38	

Fluctua2on	  of	  conserved	  quan2ty	  vs	  beam	  energy	  	  	  • Higher	  order	  moments	  (σ,	  S,	  κ)	  	  of	  net-­‐baryon	  (net-­‐proton)	  and	  net-­‐charge	  distribu2on	  • Non-­‐monotonic	  behavior	  is	  expected	  around	  Cri2cal	  Point.	  

PRL	  112	  (2014)	  032302	

10 ∼ 50 GeV	PRL	  113	  (2014)	  092301	

STAR,	  QM14	
チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

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39	

New	  data	  from	  STAR	  with	  improved	  PID	  	  CPOD,	  2014/Nov,	  Bielefeld	  	new	  preliminary	  data	old	  published	  data	

STAR	  preliminary	

チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

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40	

フロー（粒子相関）とゆらぎ	  	  横方向運動量分布、半径方向膨張	  反応平面と指向的方位角異方性（v1）	  楕円的方位角異方性（ハドロン、光子v2）	  多粒子相関（ridge、ゆらぎ）	  チュートリアル研究会、26/Mar/2015、理研	

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41