日本物理学会 2009年 第６４回年次大会

LHC-ALICE実験におけるback-to back ジェットの観測と再構成

筑波大学高エネルギー原子核実験グループ 筑波技術大学A
坂田洞察 稲葉基A 江角晋一 木村瑞希 金野正裕 佐野正人 関根裕輝
竹内理将 中条達也 轟木貴人 三明康郎 横山広樹 渡辺健悟

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2Outline• Introduction- Jet Quenching- Gamma-Jet & DiJet- J-Cal Project• Analysis
Detector performance- Energy balance resolution- Jet Δφ resolution
Physics performance [Quench effect]- Energy balance resolution- Jet Δφ resolution• Conclusion

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Jet quenching

Jet quenchingはQGP物性の直接的な探針になり得る• Mach Cone
• E loss in QGP (jet quenching)- collisional E loss- radiative E loss
⇒Tomography
通過距離とエネルギー損失を比較することによって、QGP物性を理解⇒多数のBack-to Backジェットを必要とする

01233

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Back-to Back Jet: Gamma-Jet & DiJet• Gamma-Jet- Quark Jet- Low Rate
- 初期エネルギーの測定可能- 衝突位置測定不能
45J-Cal Project
J-Cal : Back-to Back jets
トリガー用
電磁カロリーメーター
US-EMcal

J-Cal

２１年度のインストールを目標に計画進行中！！！

288modules/SM｜η｜ ＜0.7 /SM｜φ｜ ＜0.35 /SM

2~4 SM6

Back-to Back Jet performancewith J-Cal

Detector Performance• Jet Δφ resolution• Jet Energy balance resolution
Physics Performance [model comparison]• Jet Δφ resolution• Jet Energy balance resolution

7Jet Δφ resolution
ΔφPYTHIA 8 simulation
Finding: CellJet
Cone Radius = 0.2
Detector resolution Included.

ジェットのΔφ分解能はB-to B jetのkinematicsによって決まり検出器の依存性は殆どない。
100GeV以上のJetでは角度にして7deg以下の分解能である

8

Back-to Back Jet
energy balance resolution
PYTHIA 8 simulation
Finding:CellJet
Cone Radious = 0.2
eTjetMin = 20GeV
Detector resolution Included.
TPC＋EMcal+JCal€

E T1 − E T2
E balance =1 2 ⋅ (E T1 + E T2 )J-Cal の導入によって20％程度
Energy balance resolution が向上

9PYQUENPYQUEN：高エネルギー原子核実験用イベントジェネレーター[ to study parton Energy Loss in medium]
http://lokhtin.web.cern.ch/lokhtin/pyquen/
Hard part: PYQUEN (modifies PYTHIA6.4 for jet quench effect)
Set Parameter (LHC default)
A:207(Pb)
CME : 5500GeV
Set :radiative + collisional

Mediumの通過距離に応じてエネルギー損失

pthatmin: 7.GeV/c
T0: 0.8GeV
τ(sigma):0.1fm/c# of active flavor:0

PYTHIA 6 [parton generate]

PYQUEN(A,IP)

Hadronaization

A :原子番号IP:衝突中心度[fm]Radiative E loss
Collisional E loss
pT 分布[HYDJET++&PYQUEN10Jet Δφ resolutionΔφ

PYTHIA 6 & PYQUEN
Finding:CellJet
Cone Radius = 1.0
eTjetMin = 20GeV
Quenchの効果によって、やや分解能は悪化する11

Back-to Back Jet
energy balance resolution

PYTHIA 6 & PYQUEN
Cone Radius = 1.0
eTjetMin = 20GeV

E T1 − E T2
E balance =1 2 ⋅ (E T1 + E T2 )€Quenchの効果によって、Energy balance resolution は10-20%程度悪化する

12Conclusion
Detector performance
Jet Δφ resolution
Back-to Back Jet の角度分解能は検出器の効果に殆ど依存しない。
Energy balance resolution
J-Calの搭載により、Physics performance
Jet Δφ resolution
Back-to Back Jetの角度分解能はquenchの効果に殆ど依存しない
Energy balance resolution
中心衝突でのTo Do
Centrality依存性
高粒子多重度環境下での評価

13

BACK UPHYDJET++

14HYDJET++ ：高エネルギー原子核実験用イベントジェネレーター
http://lokhtin.web.cern.ch/lokhtin/hydjet++/Hard part: PYQUEN (modifies PYTHIA6.4 for jet quench effect)
Soft part: HYDJET++ (soft production with radial & elliptic flow effects)
HYDJET++の有用性：原子核原子核衝突において特徴的なJet quenchingの効果とFlowを両方含んでいる
Set Parameter (LHC default)
A:207(Pb)
CME : 5500GeV
Set :hydro + pyquen

HYDJET++とSTAR AuAu 200GeVの比較(pT分布)

hard(&quenching)
softpthatmin: 7.GeV/c
nucl. shadowing : onT0: 0.8GeV
Tf:130MeV
τ(sigma) :0.1fm/c
Tc:170MeV# of active flavor:0 τtf:10fm/c
max ly flow:4.
max ty flow:1.1

Reaction Plane determination [HYDJET]PyPz

HYDJET [hydro+pythia]
PxpT weight

反応平面分解能の評価

A: η>0B: η<0ITS-0.9<η<0.9

FMD-5.1<η<-1.7
1.7<η< 3.4

V0-5.0<η<-4.5
2.9<η< 3.3T0-3.2<η<-2.9
5.0<η< 6.0⇒ITS+TPC（Pt重み）が一番良い分解能を持つ(centrality 50%で角度にして~20度)
15Effect of RP-jet angle resolution16

反応平面とジェット軸の決定分解能がQGP通過距離の最長と最短の長さにどれだけ影響するか。
仮定：
ウッドサクソン型の核子密度分布
グラウバーモデル
全非弾性断面積 80mb [@5.5TeV]
最外衝突粒子間は全てQGP状態-