ハードプローブで探るQGP物性HIC & HIP合同研究会
蜂谷 崇
奈良女子大学 & 理研BNLセンター

2018/6/30

ハードプローブで探るQGP物性 蜂谷 崇

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QM2018の結果を振り返る前に• 取り扱う内容 ： ハードプローブ• Open heavy flavor, Quarkonia, Jetの測定結果です。
• 独断と偏見とプレナリーで選んだプロットを見せます。

• 2015 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」• このスライドから絵とスライドを借りてきてます。
• ウェブサイトが壊れてるので直してほしいです

N talks
HQ : 18 (5CMS, 2ATLAS, 3LHCb, 3ALICE, 2STAR, 2PHENIX, NA61)
QQ : 8 (2ALICE, 2CMS, ATLAS, LHCb, STAR, PHENIX)JET : 17 (5ALICE, 5CMS, 4ATLAS, PHENIX, STAR,)
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2ハードプローブを使ってQGPを見る
板倉さん@チュートリアル研究会

AuccbbAu
QQ~0.02cc~0.08ccucucsudccdudb dE losscscub Flowπ+π-pX
νdecaysinteraction with QGP~0.3-1fm/ctime scale~5 fm/ce~ 120 μm/c

~ 460 μm/c

• 性質の分かっているプローブ（ppなどで）が、QGPとの相互作用でどのように変化するかを調べる。
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ハードプローブで探る• 変化がQGPの性質を反映している (mediumresponse) QGP物性 蜂谷 崇

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ハードプローブを使って、何を調べるのか• QGPの性質： medium response• Eloss： q-hatの値や、 dE/dx のL依存性 (high pT particleやJet)• eta/s: low pTのRAA, v2や2粒子相関dE ~ l^3 (Ads/CFT)• Heavy quarkはQGPの輸送係数（～eta/s)に敏感• 温度T:• Quarkoniaの融解を測定
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データが増えました。
Xe

Xe

ALICE@LHC

RHIC• 2014-2016の高統計Au+Au• 2015 pp,pAl, pAu• シリコン検出器によるHF測定

ハードプローブは生成量が少ないので、実験データの統計を増やすことで精度向上が可能• 衝突核種、Centrality, Reaction Plane, 運動量などの軸で、生成量などの変化を調べることができる
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Heavy Quark• p+p : baseline 測定• HQ生成についての理解• p+A : CNM効果• Initial state interaction• A+A： Hot-matter効果（Final state interaction)• Charm: RAA, v2• Bottom: RAA, v2

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実験的に、生成メカニズムを理解するための測定• RHICではHQ生成（特にb）は、PCの効果が主で分かりやすい。
• LHCでも傾向は同じ。

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AAで見られるcharmのv2とは異なる。

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9D meson RAA at RHIC and LHC
PRL 113, 142301 (2014)2018/6/30

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h+ w/ baryon を考えると、 NCQ scale するとよく似たv2、v3になるように見える。

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Charmの測定はRHIC, LHC共にかなり充実してきた。

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B v2 @ LHC
v2b(b→e)First v2b measurement at RHIC

• b v2の測定もはじまり、 light partonのv2よりも小さい様子が見え始めている

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Bottomの測定もRHIC, LHC共にかなり充実してきた。
PHENIX: electron , STAR: B->D
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LHC: B->Jpsi, B->D15

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AAでのバリオン増加の基準

AAでのバリオン増加の基準

LHCb@Fwd vs ALICE @ mid

2018/6/30RHICや他のLHCでの測定が必要。
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17• その他のバリオン？
Bバリオン？
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Heavy Flavor summary• PP: 生成メカニズムの実験的な理解• RHIC: B: pair creation, D: Flavor excitation,• LHC: B: smaller gluon splitting, D:• pA:• CNM効果（No suppression)• AA• Charm, Bottom のRAA、v2の測定が充実してきた• RAA(D) < RAA(B) @ mid-pTがRHIC, LHCの両方で見えている。
• Charmのv2は、Light hadronとConsistent• Bottomのv2、• RHICでは初測定しかし、zero-consistent,• LHCでは、non-zero@High pT (energy loss効果のL依存）• チャームバリオン増加• RHIC, LHCの両方で見られた。 Recombinationの結果と考えられる。

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Quarkonia

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Quarkonia as a QGP probe

QGP中にとどまっているときの描像

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ややこしいことそもそもどうやって生成するのか、よくわかっていない。 それでもp+p, p+A, A+Aの比較からQGP効果を読み取る
チャームでは顕著。
ボトムにはない予想。

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終状態効果（Break up)が影響している
hadronの数は増えている）
ハードプローブで探る（chargedQGP物性 蜂谷崇

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高統計データにより測定精度が向上

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Quarkonia summary• pA• Low pT での抑制が見えている。 CNM効果。 AAの解釈に反映。
• （見せていない）： Non-zero J/psi v2• AA• High pT J/psi : more suppression at central collisions• Sequential melting of Upsilon at RHIC and LHC w/ improved precision• Direct Y(1s)の抑制が見えているかも＠5TeV• （見せていない） J/psi in Xe+Xe• （見せていない） J/psi non-zero v2• J/psi vs Psi(2s) at RHIC?

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Analysis improved by new NN PID

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Jet

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JET測定• QGP物質中でどれくらい変わるかを測定する• 量が減るか• 形が変わるか• Fragmentation FunctionやJet
Balanceの変化• Single Jet• Di-Jet• Gamma – Jet （理想的なプローブ）• Jet mass

• VirtualityがQGP中で変わるか？

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Jet測定2018/6/30

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R:大 Jet全体=最初期のパートン
R:小 部分Jet=ちぎれたジェットの一部
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High pTで分布がshallowになるため、dEが同じ場合、RAAは小さくなるはず。
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Fragmentation Function in pp• 右下がりの分布• AAとPPを比較する• RZ ： FFのAAとPPとの比2018/6/30

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Jet Mass = Virtuality: jetの太さ• Jetの構造をみるためのパラメータ。
• パートン―QGPの相互作用により、変化すると予想。
• 結果• AAとpAが一致。 → R=0.4は小さく、QGPを抜けた後のJETを見ている可能性
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Photon- Jet measurement

Inclusive Jet : gluon dominant
Photon- Jet : quark dominant

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37• Hi-Z : Rzはフラット ： high pT粒子のElossは一定• Low-Z： Rzの増加 : Low pT 粒子の増加 ~ 損失Eの再分配の結果
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38• Inc-Jetとgamma-jetでは、q-jet, g-jetの違いがあるが、 Rzの増加pTは同じ• Jet効果ではなく、medium効果であることを示唆。
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Gamma-Jet Imbalance
Unfoldingによる検出器効果の補正により、形の違いが顕著に• Pp： Xjg~1にピーク構造： Gamma-Jetがバランスしている• R-size (+ Jet reco. algorithm)によりXjg<1にtailがある•2018/6/30
AA： Xjg~1のピーク構造が無くなり、Xjg<0.4に新しいピークが出現。
ハードプローブで探る
QGP物性 蜂谷 崇

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• ジェット測定と粒子測定が一致。
• ジェット収量・抑制の測定は理解が進んだ。

• FFやJetバランスなどジェット構造などの測定により、より詳細な情報を得る。
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Jet summary• Jet, gamma-Jetの測定が改善してきた。

• Jet抑制だけでなく、 ジェットの形の変化、損失エネルギーの行方などについても、測定データが見えてきている。
• 特にGamma-Jet (最良のチャンネルと思う)を使った測定がLHC, RHICに置いて進んでいる。
• 現在の手法で、 RP依存のGamma-Jet相関などを再度行うことで、より情報を測定の精度が上がるか？

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43Summary• 改善• 統計、検出器の理解、測定手法（Unfolding, Neural Net）の全ての点で改善してきている。

• RHIC & LHCで

• Heavy Quark（チャーム、ボトムともに）充実してきた。
• Y(1s,2s,3s)の分離した測定ができている。
• Jet（Gamma-Jet）の測定で、 Jetの形の変化や、Imbalanceなどが精度よく見え始めた。

• 今後• これらのデータを使って、QGPのパラメータを決定したい。
• 理論の人たちとの協力がこれまでより重要。
• 実験屋もイベントジェネレータで遊びたい！

• QGPの統一的な理解

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