カイラル対称系の実験的観測~ 質量の起源に実験的に迫る ~槌本 裕⼆
広島⼤・クォーク物理研究室

2008-03-28
The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima
⾼エネルギー原⼦核衝突におけるカイラル対称性の物理学- 右も左もわからない初⼼者のために -概要
ハドロン物質の質量は、カイラル対称性の破れから⽣じている。
⾼温・⾼密度物質中では、カイラル対称性が部分的に回復すると考えられており、ハドロン物質の質量にも変化があらわれると期待されている。
昨今盛んに⾏われている実験的成果を紹介する。
また、その⼀例として、RHIC・PHENIX実験に於けるベクトル中間⼦観測の⼿法を紹介する。

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima2

クォークとグルーオン
物質を細かくみていくと・・・クォーク（とグルーオン）に辿り着く。

~1m~10-5m~10-10m~10-15m~10?m

クォークの⼤きさは不明

核⼦(陽⼦・中性⼦)は、クォーク三つで構成されている。
陽⼦ = uud, 中性⼦=udd
mu ~ md ~ 5~10 MeV ( ≪ mp,n/3 )グルーオンによって結合している(=強い⼒)

クォークは単独で取り出せない。(グルーオンも)2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima3

宇宙の歴史と温度
時間[s]

温度[K]

⼤きさ[m]

⽀配的な⼒

0

∞

~0

TOE

すべての⼒は統⼀されていたかもしれない。

10-43

1032

10-35

GUT

重⼒が分離(GUT)

10-36

1028

10-31

強い⼒が分離

10-33

1025

10-1

インフレーション

10-12

1015

1013

電弱分離

10-5

強い⼒

核⼦⽣成(クォークが結合)
反物質がなくなる

10-4
102

109

1013

103

1017
1018

出来事

原⼦核⽣成(核⼦が結合,核融合) H,He,…
電磁⼒
1021

2.7

1026

重⼒

原⼦⽣成(原⼦核と電⼦が結合, 晴れ上がり)星,銀河
重元素・⽣命期待される物理現象
z クォークとグルーオンが閉じこめから解放される(QGP)z カイラル対称性が(部分的に)回復し、核⼦の有効質量が消える
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

4

クォーク・グルーオン・プラズマ
⾼温/⾼密度環境で、QGP相の存在がQCD理論によって予⾔されているクォーク(とグルーオン)が核⼦から解放され、強い⼒が⻑距離⼒として⽀配する系

閉じこめの解消
核⼦質量の消失

QGPの⽣成(クォークの核⼦内閉じこめからの解放)と、カイラル対
称性の(部分的)回復は、必ずしも同時に起こるわけではないかもしれないが、同じような温度で起こるらしい。
しかし、これには反論があり、同時に起こるべきという理論もある。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima5ハドロンの有効質量とカイラル対称性
ハドロン質量÷クォーク数

mu ~ md = 300 MeV/c2
ms = 500 MeV/c2
カイラル対称性の⾃発的破れ(相転移)
真空中のQuark質量

mu ~ md ~ 5 MeV/c2
ms ~ 100 MeV/c2核⼦の質量の98%は、カイラル対称性の破れにより⽣じると考えられている。
z 残り2%は、ヒッグス場によるクォーク質量

⾼温/⾼密度状態下では、カイラル対称性が回復するらしい。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima6⾼温/⾼密度環境をどうやって再現するか?
⾃然に存在するものを探す(⾃然に存在する系に、探針を打ち込む)
zビッグバン直後の宇宙(の名残)z中性⼦星(クォーク星)の内部
z通常の原⼦核の中(⾝近な⾼密度)
温度 T

⼈⼯的に作る(系と探針を同時に⽣成する。)
z重イオン衝突実験
zハイパー核真空
2008-03-28

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カイラル対称性の回復した相(〜QGP相)密度 ρ7探針としての軽質量ベクトル中間⼦(LVM)
低質量ベクトル中間⼦(LVM)の質量は、周囲のカイラル対称性の影響を⼤きく反映しているとの予測があり、カイラル対称性の回復を実験的に探る⼤きな⼿がかり。
レプトン対とハドロン対の2つの崩壊モードがあるため、それぞれの観測の⽐較ができる。
R. Rapp (Nucl. Phys A661(1999) 238c
ω→ee/πππ : 782 MeV/c2 ,Γ = 8.4 MeV/c2
ρ→ee/ππ : 769 MeV/c2 ,Γ = 150 MeV/c2
z ⼤きな質量変化が期待される

φ→ee/ΚΚ : 1019 MeV/c2,
Γ = 4.2 MeV/c2
z φ→KKのQ値が⼩さいため、⽐較的⼤きな
崩壊⽐の変化を期待
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima8通常原⼦核密度中での質量変化
有限密度中では、密度の1次関数的に質量が減っていくというモデル予⾔がある。
このような質量変化を実験的に捉えることはできないか?
通常原⼦核密度をρ0として、質量と幅の変化を1次関数で表現

T.Hatsuda and S.LeeQCD sum rules for vector mesons in the
nuclear medium (Phys.Rev.C46-1 1992)

m* = m0 (1 − K1 ρ ρ 0 )Γ* = Γ0 (1 − K 2 ρ ρ 0 )このほかにもいくつかの予⾔があり、その変化はモデルにより⼤きく異なるが、質量は⼩さく、幅は⼤きくなるという予想が多い。
2008-03-28

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9KEK E325実験におけるρ/ω中間⼦測定
原⼦核

電⼦対

陽⼦
LVM

KEK-PS E325実験において、原⼦核中で⽣成・崩壊させたLVMの質量変化を観測。
z ωの質量がシフトz ρが⼤きく変化

⼤きな原⼦核ほど変化が⼤きい
2008-03-28

原⼦核

原⼦核

ρ,ω

Ρ,ω

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10

KEK E325実験におけるφ中間⼦測定
φ中間⼦においても、同様の質量変化を観測した。
変化は⼤きな原⼦核ほど⼤きく、また遅い中間⼦ほど顕著に⾒られた。

φ

原⼦核

原⼦核

φ

φ

z低速なφは核内に⻑く留まるため。

2008-03-28

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11

TAPS実験
ω→π0γ

TAPS実験(光⼦⼊射)でも、ω(ω→π0γ→3γ)の質量変化を観測。

2008-03-28

原⼦核光⼦

zK1=14±1%

ω
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光⼦
π0

12

JLab CLAS実験

backgroundsubtraction

Jlabが昨年、電⼦対観測の追試を⾏った。
2008-03-28

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原⼦核

電⼦対

光⼦
LVM

13

JLab CLAS実験
ρ→ee

鉄原⼦核でもρに⼤きな変化は⾒られず。
z K1=2±2%
2008-03-28

Japanese Exotic Again?
The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima14

⾼密度物質中でのLVM測定まとめ
変化を観測できたかもしれない。
z ρが⼤きく変化しているか、それに準じる状態ができているのではないか。
z ωとφの⼀部にも何かあるかも?

着眼する⼒学によって結果は⼤きく
異なってくる。
実験

測定モード

結果

KEK-PS p+A→ρ/ω+X(ρ/ω → e+e-)
p+A → φ+X(φ → e+e-)
E325

⎛ m*
ρ ⎞
⎜⎜
= 1 − k1 ⎟⎟
ρ0 ⎠
⎝ m

K1= 9.2±0.2%
K1~ 4%TAPS

γ+A → ω+X(ω → e+e-)

K1~ 14±1%

CLAS

γ+A → ρ/ω/φ+A*(ρ → e+e-)

K1~ 2±2%(zero consistent)

2008-03-28

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ちょっとまとめハドロン物質の質量は、カイラル対称性の破れから⽣じている。
z⾼温・⾼密度物質中では、カイラル対称性が部分的に回復すると考えられており、ハドロン物質の質量にも変化があらわれると期待されている。

各地で実験が⾏われ、LVMの質量変化を⽰唆する結果も報告されている。
z実験間の⽐較はまだ難しい。

観測しているLVMが、どの様な環境下で崩壊したのかを把握することが重要。
z速度の遅い(運動量の⼩さい)LVMに注⽬せよ!
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima16運動量の他に注意すべきもの : 崩壊モード
レプトンチャンネル
z 強い相互作⽤をしないため、媒体中のLVMの性質をより良く反映している。
z 崩壊確率が低い (~0.01%)
z 背景電⼦が少なく、eIDも容易。
z 低pTのLVMを測定可能で、統計さえあれは⾼pTも。

QGP

電⼦対

LVM

ハドロンチャンネル
z 崩壊後も強い相互作⽤による散乱を受ける
z 崩壊確率が⾼く、⾼統計(数⼗%)で⾼pTまで測定可能
z ハドロンIDが困難で、背景も多い。
z φ->KKはQ値が⼩さいので、 mφ < 2mK になると崩壊できなくなるかも。

2つのチャンネルで、より広い運動量領域を測定可能。
2つのチャンネルの⽐較(崩壊⽐)をすれば、より詳細なLVM(や⾼温系)の測定ができる。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

QGP

ハドロン対

LVM

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⾼温環境下での質量観測実験
RHIC・SPS等の重イオン衝突で⽣成される⾼温物
質(QGP?)中でも、カイラル対称性の部分的回復が予測されている。
PHENIX実験に於ける電⼦対を⽤いたベクトル中間⼦観測の⼿法と最新の結果を紹介する。
重イオン衝突実験は、
超⾼温物質の性質を探る
強⼒なツール
こっちにもいってみたい!
2008-03-28

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18

CERN SPS CERES実験

温度を上げると…

CERES実験@CERN-SPSが、既知の成分の和では説明できない
質量分布を電⼦対で観測。
通常核密度ではなく、より⾼温・⾼密度環境での実験
2008-03-28

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⾦

電⼦対

鉛
LVM
19

重イオン衝突実験と陽⼦陽⼦衝突実験
測定した⽣成量や運動量分布などを、Au+Auとp+pで⽐較する
素過程はQCDで記述可能
粒⼦は真空中で反応

陽⼦陽⼦衝突

核⼦数倍

重イオン衝突衝突点には、多数の粒⼦が発⽣し、⾼温の系ができる。
2008-03-28

p+p衝突の
重ねあわせ
では説明で
きない、系
による効果
が⾒えるか
原⼦核の多重散乱効果の測定のため、p+A(d+A)の測定も重要
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20

2つのスケールファクター npart と ncol
Spectator
Participant

衝突係数 b [fm]Spectator

npart(number of participant)z participant(衝突に関与した核⼦)の数
z npart(pp) = 2, npart(AuAu) = 2~2×197
z 低い運動量の粒⼦数をスケール

ncol(number of (binary) collision)z 核⼦同⼠の衝突の数
z ncol(pp) = 1, ncol (AuAu) = 1~1972(1100)
z ⾼い運動量の粒⼦数をスケール

粒⼦の運動量が違うと、⾒ている物理が異なる
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima?
21

トリガ系検出器(衝突系測定器)
Beam Beam Counterz 衝突によって散乱した陽⼦等をとらえる。
z 衝突を検出し、衝突点や衝突時刻を測る。
z 衝突に関与した核⼦数を測る。

Zero Degree Calorimeter

15-20%
1015%5-10%z 衝突に関与しなかった中性⼦をとらえる。

0-5%

BBC
ZDC

2008-03-28

0-5%

2つを組み合わせれば
衝突中⼼度(Centrality;衝突係数の関数)を計ることができる

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22⾼温系の温度と⼤きさのコントロール
衝突させる核⼦を変える
zp〜S〜Cu〜Au(Pb/U)

衝突させるエネルギーを変えるz√s = 19GeV(SPS) → 10~63~200GeV(RHIC)

衝突係数を変える(変わる)z中⼼衝突→周縁衝突

異なる崩壊モードで同時観測
z特に φ→KKは mφ < 2mK になると崩壊できなくなる。

異なる運動量(mT)を同時観測

z特に低運動量の領域で変化を期待
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima23固定票的実験と衝突実験
固定票的実験
z 加速した粒⼦を実験室に設置した標的に⼊射させる実験z ⾼い衝突頻度を得ることができる。
z ビームラインを増やせば多くの実験が同時にできる。

衝突実験
z 双⽅向に加速した粒⼦を互いに衝突させる実験z ⾼い衝突エネルギーを得ることができる。
z 衝突点でしか実験できず、個別にビームをon/offできない。

核⼦対あたりの重⼼系衝突エネルギー √ss NN = E12 + E22 = m12 + m22 + 2 E1m2

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima24ローレンツ不変な指標
固定票的実験・衝突実験を相互に⽐較するため、ローレン
ツ不変の指標を定義する。
ラピディティ(y)⎛ E + pz ⎞⎛p ⎞⎟⎟ = tanh −1 ⎜ z ⎟y = 12 ln⎜⎜⎝E⎠
⎝ E − pz ⎠z
z dy はローレンツ不変疑ラピディティ(η)η = lim y = − ln tan (cos θ )z
m →0z ラピディティは質量(m)の関数なので、η(m→0)極限
横⽅向(x)

重⼼系で真横⽅向を、特にmid-rapidityと呼ぶ。
pT,mT
θ
ビーム軸⽅向(z,η)

2008-03-28

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25

BNL RHIC加速器
現時点でのエナジーフロンティア
⽶国ニューヨーク州にある、ブルック
ヘブン国⽴研究所(BNL)
RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider)
2つの⽅向に別々に、陽⼦を250GeV,
⾦イオンを100GeVまで加速できる。

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26

BNL RHIC加速器 と PHENIX実験
RHIC : 周⻑3.8km×2本のリングの衝突型加速器
6つの衝突点(衝突点でしか実験できない)
p+p~d+Au~Au+Au
sNN=200GeV (500GeV for p+p)
PHENIX

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The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

RHIC

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PHENIX実験と、RHICの仲間たち
2本のリング

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The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima28

⾦192Au192+イオンの⽣成と加速

加速!!
2008-03-28

eV
15
M

eV
10
G

衝突へ!

10
0G
eV

RHICでは、2本のリングで、それぞれ陽⼦〜⾦を加速可能

電⼦を全てはぎ取る
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イオン化
29

重イオン衝突(@RHIC)の時系列
熱的凍結

e-

時間

e+

z運動量分布が決まる

化学凍結(ハ
ドロン化)

φ,ω

0

ビーム軸

Au

Au

系の⼤きさ~10fm/c
観測できるのは、凍結後の粒⼦
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshimaz粒⼦種分布が決まる

熱平衡(QGP)衝突
30

PHENIX中央測定器
衝突から横⽅向に放出された、電⼦,ハドロン,光⼦
多くの実験で、同じような組合せのを同時に計測可能。
装置が使われている。
BBC→MBトリガ/衝突係数/衝突位置ドリフトチェンバ(DC)→pT
×
ガスチェレンコフ(RICH)
電⼦
→電⼦同定
××
×
ToFカウンタ→ハドロンPID
磁場×陽電⼦
×
電磁カロリメータ
×
×
× ×
×
K+
×
×
(PbSc/PbGl)
×→エネルギー測定/ ERT
K電⼦トリガ
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima31運動量(pT)測定 – ドリフトチェンバ
衝突点付近にかけられた磁場により、荷電粒⼦が曲げられる。
DCで検出した⾶跡の傾き(α)と磁場から、横⽅向運動量(pT)を得る
K~200 rad GeV/c
α = K/pT
運動量分解能は〜0.1%と、⾮常に⾼精度
z 主な原因はアライメント精度

磁場2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima32

円像ガスチェレンコフ検出器(RICH)
鏡でチェレンコフ光を反射し、5120本のPMTで受光する。

チェレンコフ光の媒質ガス
CO2( γth ~ 35)eID pt range : 0.2 ~ 4 GeV/c
使用PMT数
5,120 本
体積40m3電⼦を識別するための検出器
媒質中を光速以上の速度で⾶ぶ粒⼦は、チェレンコフ光を出すことを利⽤。
光速に近い粒⼦の判別に有⽤
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

チェレンコフ
光は円状に
広がる。
33

RICHを⽤いることで、荷電粒⼦の中から電⼦(と陽電⼦)を同定することができる。
EMCで測定したエネルギーと、⾶跡から計算した運動量の⽐をみると、電⼦が1付近にみつかる。

トラック数

RICHとEMCによる電⼦同定z ハドロンは電磁カロリメータを透過する(イオン化エネルギーは270MeV@PHENIX-PbSc)

全荷電粒⼦
1/30
RICHで検出された荷電粒⼦(電⼦候補)
バックグラウンド

RICHは平⾏に⼊った2つの粒⼦を区別できないため、発⽣粒⼦数の多い
重イオン衝突では、まだバックグラウ
ンドが多い。
EMC(電磁カロリメータ)
電⼦や光⼦に電磁シャワーを作らせて、その⼤きさからエネルギーを測定する
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

PMT Array
平⾏な2本のトラックはどちらのチェレンコフ光か区別できない。
34

p+p衝突実験における電⼦対の不変質量分布測定した電⼦と陽電⼦から、不変質量分布を求める。

r2 r2
m = ( E + E ) − ( pe + + pe − )2
eep+p衝突実験に於ける電⼦対質量分布

ω,ρ

2
e+

2
e−

すべての電⼦対がLVM由来ではないので、統計的バッ
クグラウンドが⽣じる。
イベントミキシング法で統計的バックグラウンド分布を
再現する。

} あたり
} はずれ
} はずれ

φ
異なる衝突イベントから電⼦・陽電⼦を選ぶと、バックグラウ
ンドを再現できる。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima35

検出器(検出⼿法)によるバックグラウンド
誤トラッキングz 粒⼦が2本のワイヤにヒットするな
どして、1本のトラックが複数に検出されてしまうRICHリングシェアリング
z 平⾏に⼊射した(電荷が逆の)ハド
ロンが電⼦と誤判別されてしまう。
z 「平⾏」条件が質量分布に影響

光⼦コンバージョンeπ

内側の検出器における光⼦のコンバージョンに起因する電⼦対電⼦

磁場光⼦

2008-03-28

トラッキングは衝突点からの⾶来を仮定しているため、仮想的に質量を持ってしまう
陽電⼦

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

36

物理的バックグラウンド
LVM以外の電⼦対⽣成
プロセス
zダリッツ崩壊z熱的電⼦対(⿊体輻射の
仮想光⼦)
zcc対の電⼦を含む崩壊
zドレル・ヤン⽣成 qq→ee

もちろん、これらはそれ
ぞれ物理メッセージを持っている。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima37陽⼦+陽⼦衝突実験に於けるφ観測
φ→KK
φ→ee

φ→hh

p+p衝突実験では、LVMのはっきりとしたピークが測定できている。
z実線は、Breit-Wigner⊕Gauss 関数でのフィット
zφ→KKに関しては、φ→hh(noPID)でもピークが⾒える。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima38重イオン衝突実験に於けるφ観測
発⽣粒⼦数が多くなるので、統計的背景が増⼤z S ∝ n , B ∝ n2 (S:信号, B:背景, n:トラック数)z 優位性 =SSn≈
∝ = const
S+B
B n

有意性はトラック数に依らないので、統計量が⼗分にあれ
ばピークは⾒えるはず!
Min bias
φ→KK

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

φ→ee

39

√s=200GeV Au+Au衝突におけるφ中間⼦
ω,ρ→eeφ→KK

φ→ee

バックグラウンドを引いたあとの質量分布z 現統計では、質量中⼼・幅ともPDG値と⼀致
z 幅に関しては、⼀致を仮定してfitしていたりする。

統計量が上がれば、先⾏実験と同じように分布の変化に対する議論ができる!
z 波形の変化を議論できる分解能を達成している。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima40ω中間⼦の測定結果

ω−> e+e- p+p

ω−>e+e- d+Auω

ω−>π0π+π− p+pω−>π0γ p+p

ω−>e+e- Au+Au
ωω−>π0γ Au+Au

p+p,d+Au,Au+Au衝突実験において、電⼦対・ハド
ロン・光⼦モードで、ω中間⼦の同時観測に成功。
41

測定質量中⼼の、衝突中⼼度依存性
φ→KK

φ→KK

ω→π+π-π0

統計量の多いハドロンチャンネルでは、
質量中⼼と幅の衝突中⼼度依存性が測定できた。
z 今のところ誤差の範囲でPDG値と⼀致か。
z 今後、レプトンチャンネルの⾼統計測定が⾏われれば、⽐較できる。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

42

検出効率から運動量分布
検出数を⽣成量に直すため、検出器の検出効率を計算する。
モンテカルロシミュ
レーションで、運動量毎に検出効率を算出。
σ (mT ) =1ε

N (mT )

σ:⽣成量
N:観測量
ε:検出効率2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

43

LVM由来の電⼦対の検出効率
は、数パーセント。
z 崩壊した電⼦対は逆⽅向に曲げられるため、なかなか両⽅とも検出器に⼊らないz 0.2GeV以下の電⼦(荷電粒⼦)は、磁場内でコイルしてしまい、観測できない。
z 静⽌LVMに由来する電⼦対も検出可能

検出効率(φ→ee)

LVM由来の電⼦対に対する検出効率
検出効率

電⼦トリガ検出効率

電⼦トリガもLVMを捉えるには閾
値が低い
z J/Ψにフォーカスした閾値
z 記録できるデータレートにも依存
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima44横⽅向エネルギー分布φ

中間⼦の運動量ごとにを数
え、運動量分布を再現する。
d+Au
0-20%

No ID
Single ID
Double ID
e+e-

M.B.

mT = m 2 + pT2

低運動量z 系が拡張・冷却されてできた名
残z 凍結時の系の性質を反映

p+p

⾼運動量
QGP
LVM 低mT
2008-03-28

z 衝突時に⽣成され、その後の系からの影響を受けている。

QGP

LVM

⾼mT
The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima45

Ncollでスケールした運動量分布
φ→ee

φ→KK

p+p , d+Au , Au+Au 衝突実験における運動量分布を、ncollで Au+Auにスケールすると、異なる衝突系でのφの⽣成量を⽐較できる。
実は、low-mTは、npartでスケールするべきか?
z このあたりはまさにいま議論の真っ最中なので、次回の学会をお楽しみに!

φの⽣成機構についても理解しなければならない。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima46

衝突中⼼度毎の運動量分布
レプトン対とハドロン対の両⽅で、φ中間⼦の運動量分布を測定できた。(エラーの範囲で⼀致)
φ→ e+e- AuAu MB
φ→ e+e- 20-40% x 10-3
φ→ e+e- 40-92% x 10-1

φ

φ→ K+K- AuAu MB (no PID)
φ→ K+K- AuAu MB (double PID)
φ→ K+K- AuAu MB (PRC72 014903)
φ→ K+K- 20-40% x 10-3 (double PID)
φ→ K+K- 40-92% x 10-1 (double PID)
φ→ K+K- 40-92% x 10-1
(PRC72 014903)

Au+Au
M.B.

40-92%
20-40%
このあたりで、2つのモードにちがいがでるかもしれない!?

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima47

ωの運動量分布

複数の崩壊モードで、ω中間⼦の運動量分布も測定されている。今後電⼦対チャンネルで低運動量領域の測定も可能になり、さらなる発展が期待されている。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima48

連続質量分布のカクテル解析も進んでいる
CERES

PHENIX(PRL)CERES(SPS)で観測された、電⼦対の増加も⾒えた。
分解能の向上により、LVMピークと連続部分を区別できる。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

49

まとめ
核⼦の質量の98%は、カイラル対称性の⾃発的な破れにより⽣み出されている。
カイラル対称性は⾼温・⾼密度環境において(部分的に)回復していると予想され、その影響が中間⼦の質量にも影響する可能性がある。
⾼温・⾼密度媒体中に於けるベクトル中間⼦の測定実験が盛んに⾏われ、質量変化の兆候も捉えられ始めている。
RHICにおいても、⾼温媒質中でのLVM測定が活発に⾏われており、様々な測定系において幅広いチャンネルと運動量領域に及ぶ測定に成功している。
今後もRHICの⾼統計runや、J-PARK・LHC等での新実験により、さらなる発展も期待されている。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

50

謝辞
今⽇の機会を与えてくださった志垣先⽣をはじめとする世話⼈の皆様、会場設営の学⽣さん、最新のプロットを提供してくれた中宮くん・⼤内⽥さん・来島くん、そして今⽇ここに⾜を運んでくださった皆様に感謝します。
また多難な研究⽣活を⽀えてくれた良き友⼈達にも感謝します。
本⽇はありがとうございました。
おわり
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

51

以降バックアップ

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima52

BNLにあるRHICとPHENIX
BNL – Brookhaven National Laboratoryz ニューヨーク州にある中規模のアメリカ国⽴研究所
z 物理・化学・⽣物の基礎研究(NASAの実験施設もある)z ⽶エネルギー省の管轄。軍事機密とは縁遠いz アメリカ以外からも多くの研究者が滞在
z 実験グループと理論グループの情報交換も活発

RHIC – the Relativistic Heavy Ion Colliderz 相対論的速度(質量の100(~250)倍のエネルギー)で核⼦を2⽅向に加速し、衝突させる事のできる加速器
z BNLの北側に設置されている。周⻑約2マイル。

PHENIX – the Pioneering High Energy Nuclear
Interaction eXperimentz RHICで⾏われている国際共同実験プロジェクト
z 400⼈の研究者と億円単位の運営費

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

53

University of São Paulo, São Paulo, Brazil
Academia Sinica, Taipei 11529, China
China Institute of Atomic Energy (CIAE), Beijing, P. R. China
Laboratoire de Physique Corpusculaire (LPC), Universite de Clermont-Ferrand, F-63170
Aubiere, Clermont-Ferrand, France
Dapnia, CEA Saclay, Bat. 703, F-91191, Gif-sur-Yvette, France
IPN-Orsay, Universite Paris Sud, CNRS-IN2P3, BP1, F-91406, Orsay, France
LPNHE-Palaiseau, Ecòle Polytechnique, CNRS-IN2P3, Route de Saclay, F-91128,
Palaiseau, France
SUBATECH, Ecòle des Mines at Nantes, F-44307 Nantes, France
University of Muenster, Muenster, Germany
Banaras Hindu University, Banaras, India
Bhabha Atomic Research Centre (BARC), Bombay, India
Weizmann Institute, Rehovot, Israel
Center for Nuclear Study (CNS-Tokyo), University of Tokyo, Tanashi, Tokyo 188, Japan

Kyoto University, Kyoto, Japan
Nagasaki Institute of Applied Science, Nagasaki-shi, Nagasaki, JapanRIKEN, Institute for Physical and Chemical Research, Hirosawa, Wako, Japan
University of Tokyo, Bunkyo-ku, Tokyo 113, JapanTokyo Institute of Technology, Ohokayama, Meguro, Tokyo, Japan
University of Tsukuba, Tsukuba, Japan
Waseda University, Tokyo, Japan
Cyclotron Application Laboratory, KAERI, Seoul, South Korea
Kangnung National University, Kangnung 210-702, South Korea
Korea University, Seoul, 136-701, Korea
Myong Ji University, Yongin City 449-728, Korea
System Electronics Laboratory, Seoul National University, Seoul, South Korea
Yonsei University, Seoul 120-749, KOREA
Institute of High Energy Physics (IHEP-Protvino or Serpukhov), Protovino,
RussiaJoint Institute for Nuclear Research (JINR-Dubna), Dubna, Russia
Kurchatov Institute, Moscow, Russia
PNPI, St. Petersburg Nuclear Physics Institute, Gatchina, Leningrad, Russia
Lund University, Lund, Sweden
Abilene Christian University, Abilene, Texas, USA
Brookhaven National Laboratory (BNL), Upton, NY 11973
University of California - Riverside (UCR), Riverside, CA 92521, USA
Columbia University, Nevis Laboratories, Irvington, NY 10533, USA
Florida State University (FSU), Tallahassee, FL 32306, USA
Georgia State University (GSU), Atlanta, GA, 30303, USA
Iowa State University (ISU) and Ames Laboratory, Ames, IA 50011, USA
Los Alamos National Laboratory (LANL), Los Alamos, NM 87545, USA
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA 94550, USA
University of New Mexico, Albuquerque, New Mexico, USA
New Mexico State University, Las Cruces, New Mexico, USA
Department of Chemistry, State University of New York at Stony Brook (USB),
Stony Brook, NY 11794, USA
Department of Physics and Astronomy, State University of New York at Stony
Brook (USB), Stony Brook, NY 11794, USA
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN 37831, USA
University of Tennessee (UT), Knoxville, TN 37996, USA
Vanderbilt University, Nashville, TN 37235, USA

Hiroshima University, Higashi-Hiroshima 739, Japan

コラボレーション

KEK, Institute for High Energy Physics, Tsukuba, Japan

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

54

RHICはどこにあるの？
ニューヨーク郊外の閑静な高級住宅地の連なる森の中•ワインの産地•マンハッタンまで電車・高速道路で直結

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The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima55

衝突点から⾶来する粒⼦を検出

2000年6月25日(STAR)
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima56

衝突点から⾶来する粒⼦で、系の状態を調べる
衝突によって発⽣したグルーオン(やクォーク)が熱平衡(QGP)に達しているようだ。(~1fm/c)
温度が下がると、ハドロン化する。 (~10fm/c , T~170MeV)
化学凍結
z ハドロン化が終わり、粒⼦種の⽐が決定される。

π , Κ , p , n ... ; de,μ , hadrons

熱的凍結e,μ , hadrons

観測できるのは凍結後の粒⼦

Λ
φ,ω,ρ

J/ψ,D

e,μ

d
s

u

s d
d u

c d
c b

z 密度が下がって、粒⼦間の相互作⽤が無くなり、運動量分布が決
定される。

γ

z 崩壊した粒⼦の⼒学を再構成
z レプトンや光⼦は直接⾶来する

u s u
u

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

57

何を観測するの？
クォークやグルーオンを直接観測できない

ハドロン (クォークでできている)(π,Κ,p,Λ,Ξ )z 流体的集団運動(低運動量)z 衝突によるジェット(⾼運動量)レプトン ( e,μ)π , Κ , p , n ... ; dz 発⽣時の情報をほぼ保持
z 重いクォークからの寄与

e,μ , hadrons

ガンマ線(光⼦)

e,μ , hadronsz 発⽣時の情報を維持
z ⾼温相からの熱輻射

Λ
φ,ω,ρ

J/ψ,D

e,μ

d
s

u

s d
d u

c d
c b

2008-03-28

γ

u s u
u

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

58

RHIC/PHENIXで注⽬されている事
流体的集団運動(v2)の観測
z QGP相が⾮常に早く熱平衡に達していることを⽰唆
重クォーク(c/b)起源の電⼦の観測
z 重クォークの流体的動きは⼩さい

ジェットの抑制
⼆粒⼦相関を利⽤した⾼温相の⼤きさの観測(HBT解析法)
J/ψ粒⼦の観測z J/ψ粒⼦の⽣成抑制(あるいは増加)がおこるか?

熱輻射光⼦の観測
ベクトル中間⼦の質量変化
z カイラル対称性の回復(核⼦の有効質量の消失)はおこるのか?

粒⼦分布の偏りの観測(DCC)

発展 : なぜこの様な現象が期待されるのか調べてみよう
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

59

PHENIX実験の測定器
the Pioneering High Energy Nuclear Interaction eXperiment

様々な粒⼦を同時に観測
z ハドロン・レプトン・光⼦を全部観測するため、様々な測定器がてんこ盛り
z ⽣成量が1010倍異なる粒⼦(やエネルギー)も同時に測定。

⾼速なデータ収集系(DAQ)
z ~2kHz(300MB/sec)z 衝突は秒間数万回

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

60

PHENIX測定器の様⼦

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

61

PHENIX実験が設置している測定器
トリガ系
z 最初に衝突を検知して衝突のパラメータを計測し、データ収集系にデータを取るように指⽰する
 BBC, ZDC, NTC, (FCal, MVD)

荷電粒⼦トラッキングチェンバー系
z 荷電粒⼦の⾶跡を観測し、磁場中での曲率から運動量(p/m)を測定
 DC, PC, MuTr, TEC

全エネルギー計測系
z レプトンや光⼦を完全に⽌め、全エネルギーを測定
 PbSc, PbGl

粒⼦種判別(PID)系
z ⾶⾏速度と運動量から、質量を測定
 ToF(Sc,MWPC), PbSc

z チェレンコフ放射の有無から、質量の範囲を限定
 RICH, AeroGelz 物質との反応率の違いから、ミュー粒⼦を限定
 MuID
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

62

中央測定器• DC – Drift Chamber• PC – Pad Chamber
荷電粒子の飛跡を検出する。
• RICH,AeroGel– チェレンコフ光を利用して速度を測る• TOF – 荷電粒子の飛行速度を測る• EMCal – 電子や光子のエネルギーを測る。

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

63

ドリフトチェンバ・パッドチェンバ
ガスがイオン化 - +- ++ ++ -+ -

DC
磁場

電場で
ドリフト

高電圧
ワイヤー

PC

DC
検出点を結んでトラックを再構成
磁場での曲率から運動量(pT)を計測
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima64円像ガスチェレンコフ検出器(RICH)
鏡でチェレンコフ光を反射し、5120本のPMTで受光する。

•チェレンコフ光の媒質ガス•CO2( γth ~ 35)•eID pt range : 0.2 ~ 4 GeV/c•使用PMT数•5,120 本•体積40m3

電子を識別するための検出器
媒質中を光速以上の速度で飛ぶ粒子は、チェレンコフ光を出すことを利用。
電子は0.2GeV、πは4GeVで光りはじめる。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

チェレンコフ
光は円状に
広がる。
65

⾶⾏時間測定器 TOF
プラスチックシンチレータ＋PMT
精密な飛行時間＋運動量(by DC)で質量測定
p=運動量 L＝飛行距離

PID : m2 = p2 {(TOF/L)2 -1}
385cm

200cm

200cm

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima66電磁カロリメータ EMCal
電子や光子を受け止め、その全エネルギーを測定する。(電磁シャワー)
電磁シャワーを小さくするため、密度の高い物質を使用する。
• PbSc – 鉛シンチレータ
電磁シャワーを止める鉛と、エネルギーを測るシンチレータを交互に設置する。
• PbGl – 鉛ガラス
鉛を含む透明なガラスで電磁シャワーを止め、シャワー中の電子のチェレ
ンコフ光を読み取る。

•
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

67ミューオン測定器• MuTr – Muon Tracker• MuID – Muon ID• Nose cone is a main
absorber of hadrons-> Only muon can bereached to MuID

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

68

測定器を組み合わせて計測
トラッキングチェンバーで運動量を測定
⾶⾏時間測定でPID
BBCとZDCで衝突中⼼度を測定
振る舞いを理論で検証!!

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

69

測定器を組み合わせて計測 その2電⼦対からベクトル中間⼦を再構成(f中間⼦は0.12%の確率で、電⼦陽電⼦対に崩壊, 寿命44fm/c)

Energy/momentum

400
350
300
250

ハドロン

e _ e op {m a s s <3 .5 &&(dif_ c z > 1 5 ||dif_ c phi>0 .0 4 )&&(-1 0 0 <e _ z e d+2
z v* tx &&-1 0 0 <p_ z e d+2 *z v tx&&e _ z e d+2 *z v tx <9 0 &&p_z ed+2 *z v tx0<9&&z v tx <3 5)&&e m c s dr<2 &&(e _m inInv ma s s > 0.1 &&p_ m inInv m a s s >0 .1 )&&(e_ m inPhiV>0 .1 &&p_m inPhiV>0 .1 )}

電
子

200
150
100
50
0
0

htemp

Entries
Mean
RMS

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

43446
0.74590.3339複数の測定を組み合わせて、粒⼦同定を⾏う。
DC/PCにトラックがあったか?
E/pは? (E2=m2+p2)
RICHが光ったか?
これがφだ!
⾶⾏時間は?

1.4
1.6
1.8
energy / momentum

観測した粒⼦を組み合わせる。
電⼦と陽電⼦から、崩壊前の粒⼦を再構成する。
φ中間⼦(寿命44fm)がみえた!

100

80

60

40

20

0
0.5

2008-03-28

0.6

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

0.7

0.8

0.9

1

1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
e+e- in va ria n t m a s s [Ge V/c]70

語り尽くせない実験テーマ(おまけ)核⼦スピンの起源
z核⼦のスピン1/2の起源を探るため、スピン状態をそろえた陽⼦を衝突させて、発⽣する粒⼦の左右の⾮対称性を計測

加速器物理
zRHICの最適な運⽤や、更なる⾼性能加速器のための研究⾼性能の放射線計測⽤の測定器開発
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima71

4つの⼒と素粒⼦
u (5MeV)c (5MeV)t (5MeV)d (10MeV)
強い⼒
グルーオンが媒介
e (500keV)
弱い⼒
W,Z粒⼦が媒介
νe (<1MeV)
電磁⼒
光⼦が媒介
重⼒
重⼒⼦が媒介s (150MeV)

b (5MeV)μ (100MeV)τνμ (5MeV)ντ (5MeV)

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

72

Theoretical Prediction
J/Ψ suppression
Mass shift of Vector mesons
Direct (thermal) photon and di-lepton
Suppression of high Pt particles (Jet Quenching)Hydro-dynamical effect (Flow)
Large volume and long duration time (HBT)Centrality dependence of identified hadron yield………… more and more …………
To observe those predicted effects, we need to measure hadron, electron,
photon and muon with highly precise mom. resolution and purely identified
power.

Our purpose is to search for the QGP
New accelerator, RHIC, at BNL accelerate Au-ion andcollide each other with highest energy in the world.
PHENIX has a capability to measure hadrons, electrons,
2008-03-28
The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima
photons and muons73Basic Techniques
Charged Particles
z |p| , charge
(Almost) always via bend in magnetic fieldz Something else to determine a mass
Velocity: Energy loss, Time-of-Flight, Cerenkov
Energy : Calorimetry(Really E ≈ p ⇒ electron)z Penetration (for muons)
Neutralsz Decay topology: KS0 → π+π- , Λ0 → pπz Decay reconstruction: π0 → γγ , φ → K+KPerformed statistically, not individually!
z Calorimetry (sometimes, sort of)z Conversion: γ + stuff → e+e2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima74

探針としての軽質量ベクトル中間⼦(LVM)
R. Rapp (Nucl. Phys A661(1999) 238c

ω→ee/πππ : 782 MeV/c2 ,Γ = 8.4 MeV/c2
ρ→ee/ππ : 769 MeV/c2 ,Γ = 150 MeV/c2
z ⽐較的⼤きな質量変化が期待される

φ→ee/ΚΚ : 1019 MeV/c2,

Γ = 4.2 MeV/c2

z φ→KKのQ値が⼩さいため、⽐較的⼤きな崩壊⽐の変化を期待

e+ e- tハドロン相

⽐較的短寿命(RHICでの⾼温の系の寿命~10fm/c)

電⼦対への崩壊モードがある

φ

電⼦(レプトン)は、ハドロン相で強い相互作⽤をしない。
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

z

Au

Au

75

BNLにあるRHICとPHENIX
BNL – Brookhaven National Laboratoryz ニューヨーク州にある中規模のアメリカ国⽴研究所
z 物理・化学・⽣物の基礎研究(NASAの実験施設もある)z ⽶エネルギー省の管轄。
z アメリカ⼈以外に、⽇露欧等からも多くの研究者が滞在
z 実験グループと理論グループの情報交換も活発

RHIC – the Relativistic Heavy Ion Colliderz 相対論的速度(質量の100(~250)倍のエネルギー)で核⼦を2⽅向に加速し、衝突させる事のできる加速器。(核⼦対当たりの)重⼼系衝突エネル
ギー200(~500)GeVを達成できる。
z BNLの北側に設置されている。周⻑約2マイル×2本。

PHENIX – the Pioneering High Energy Nuclear Interaction
eXperimentz RHICで⾏われている国際共同実験プロジェクト
z 400⼈以上の研究者で構成される⼤規模実験
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima76

University of São Paulo, São Paulo, Brazil
Academia Sinica, Taipei 11529, China
China Institute of Atomic Energy (CIAE), Beijing, P. R. China
Laboratoire de Physique Corpusculaire (LPC), Universite de Clermont-Ferrand, F-63170
Aubiere, Clermont-Ferrand, France
Dapnia, CEA Saclay, Bat. 703, F-91191, Gif-sur-Yvette, France
IPN-Orsay, Universite Paris Sud, CNRS-IN2P3, BP1, F-91406, Orsay, France
LPNHE-Palaiseau, Ecòle Polytechnique, CNRS-IN2P3, Route de Saclay, F-91128,
Palaiseau, France
SUBATECH, Ecòle des Mines at Nantes, F-44307 Nantes, France
University of Muenster, Muenster, Germany
Banaras Hindu University, Banaras, India
Bhabha Atomic Research Centre (BARC), Bombay, India
Weizmann Institute, Rehovot, Israel
Center for Nuclear Study (CNS-Tokyo), University of Tokyo, Tanashi, Tokyo 188, Japan

Kyoto University, Kyoto, Japan
Nagasaki Institute of Applied Science, Nagasaki-shi, Nagasaki, JapanRIKEN, Institute for Physical and Chemical Research, Hirosawa, Wako, Japan
University of Tokyo, Bunkyo-ku, Tokyo 113, JapanTokyo Institute of Technology, Ohokayama, Meguro, Tokyo, Japan
University of Tsukuba, Tsukuba, Japan
Waseda University, Tokyo, Japan
Cyclotron Application Laboratory, KAERI, Seoul, South Korea
Kangnung National University, Kangnung 210-702, South Korea
Korea University, Seoul, 136-701, Korea
Myong Ji University, Yongin City 449-728, Korea
System Electronics Laboratory, Seoul National University, Seoul, South Korea
Yonsei University, Seoul 120-749, KOREA
Institute of High Energy Physics (IHEP-Protvino or Serpukhov), Protovino,
RussiaJoint Institute for Nuclear Research (JINR-Dubna), Dubna, Russia
Kurchatov Institute, Moscow, Russia
PNPI, St. Petersburg Nuclear Physics Institute, Gatchina, Leningrad, Russia
Lund University, Lund, Sweden
Abilene Christian University, Abilene, Texas, USA
Brookhaven National Laboratory (BNL), Upton, NY 11973
University of California - Riverside (UCR), Riverside, CA 92521, USA
Columbia University, Nevis Laboratories, Irvington, NY 10533, USA
Florida State University (FSU), Tallahassee, FL 32306, USA
Georgia State University (GSU), Atlanta, GA, 30303, USA
Iowa State University (ISU) and Ames Laboratory, Ames, IA 50011, USA
Los Alamos National Laboratory (LANL), Los Alamos, NM 87545, USA
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), Livermore, CA 94550, USA
University of New Mexico, Albuquerque, New Mexico, USA
New Mexico State University, Las Cruces, New Mexico, USA
Department of Chemistry, State University of New York at Stony Brook (USB),
Stony Brook, NY 11794, USA
Department of Physics and Astronomy, State University of New York at Stony
Brook (USB), Stony Brook, NY 11794, USA
Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN 37831, USA
University of Tennessee (UT), Knoxville, TN 37996, USA
Vanderbilt University, Nashville, TN 37235, USA

Hiroshima University, Higashi-Hiroshima 739, Japan

コラボレーション

KEK, Institute for High Energy Physics, Tsukuba, Japan

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima77PHENIX実験と、RHICの仲間たち
6つの衝突点で実験ができる

2本のリング

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima78これまでの実験| 通常核密度中で崩壊したLVMの質量分布に変化がおこっていることを示唆する実験報告が多数ある。
| CERNの重イオン衝突実験で、e+e-の質量分布に変化が観測されている。
KEK E325

CBELSA/TAPSPRL 94, 192303 (2005)
CBELSA/TAPS

2008-03-28

CERES/CERN SPS

G. Agakichiev et al.
Low-mass e+e− pair production in 158A GeV Pb-Au collisions at
the CERN SPS, its dependence on multiplicity and transverse
Momentum (Phys.Lett.B422:405-412,1998 )The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

79

BNL RHIC加速器 と PHENIX実験| RHIC : 周⻑3.8km×2本のリングの衝突型加速器| 6つの衝突点| p+p~d+Au~Au+Au(本研究では、d+Au 衝突)

sNN=200GeV (500GeV for p+p)

PHENIX

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

RHIC

80

電⼦対不変質量分布
Run3 d+Au

Run3 d+Au

100

80

60

40

20

0
0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
e+e- in va ria n t m a s s [Ge V/c]

イベントミキシング法で、無相関なe+e-によるバックグラ
ウンドを再現。
z MinBias+ERTエミュレータ
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima81

検出効率(Acceptance)| φ 10Mをランダムに発生させ、シミュレータ(GEANT3)に入射し、検出効率を算出。
| 初期運動量分布は、結果を基に作成。(再帰的に)| すべての測定器等の物質と、ERTトリガを再現。
(測定データを元にチューニング)

MB検出効率ERTトリガ込の検出効率

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima82mT 分布 K中間⼦モードとの⽐較
mT = m 2 + pT2
d+Au衝突実験において、
φ→eeとφ→KKでの⽣成量はエラーの範囲で⼀致
電⼦対モードz dN/dy=.056±.015(stat) ±50%(syst)z T=326±94(stat)±53%(syst) MeV
K中間⼦モードz dN/dy = 0.0423±0.0063(stat)(+0.0076,-0.0073) (syst.)z T (MeV) = 429 ± 27 (stat) ± 35 (syst)
Run3 d+Au PHENIX Preliminary

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima83

dN/dyと傾きの衝突係数依存性
d+Au

Au+Au

Au+Au

d+Au
PHENIX Preliminary (d+Au)
PHENIX Final (Au+Au)||

PHENIX Preliminary (d+Au)
PHENIX Final (Au+Au)

dN/dydAuφ→ee =.056±.015(stat) ±50%(syst)
d+AuとAu+Auで、約2倍の差(他のハドロンの生成比と一致)
2008-03-28||

T=326 ±94(stat) ±53%(syst) MeV
エラーの範囲で一致

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima84

電⼦の同定と、イベント選定

Energy/momentume _ e op {m a s s <3 .5 &&(dif_ c z > 1 5 ||dif_ c phi>0 .0 4 )&&(-1 0 0 <e _ z e d+2
z v* tx &&-1 0 0 <p_ z e d+2 *z v tx&&e _ z e d+2 *z v tx <9 0 &&p_z ed+2 *z v tx0<9&&z v tx <3 5)&&e m c s dr<2 &&(e _m inInv ma s s > 0.1 &&p_ m inInv m a s s >0 .1 )&&(e_ m inPhiV>0 .1 &&p_m inPhiV>0 .1 )}以下の条件で電子を同定
htemp

Entries
Mean
RMS

43446
0.74590.3339|位置マッチング< 4σ

400
350

0.5 < E/p < 1.5| nPMT in RICH >=2| DCやRICH内部の偽飛跡のカット
|

300
250
200
150

select

100
50
0
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4
1.6
1.8
energy / momentum|

光子コンバージョンからくる電子対をカット| 約18Mイベント(ERT電子トリガ,Ee>600MeV).
z|Vertex|<30cm

z ~1G minimum bias (rawトリガ)

2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima85mT (横エネルギー)分布
dN/dy=.056±.015(stat)±50%(syst)
T=326 ±94(stat)±53%(syst) MeV

PHENIX Preliminary
2008-03-28

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

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ERT electron trigger
Front-end electronics anddata storage limit trigger
and recording rate.
Give priority for electron
events to record.
z ERT electron trigger by
RICH & EMC online

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Minimum bias triggered
5

10

4

ERT triggered

10

3

10

2

10

10

1
0

0.5

1

The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

electgron momentum [GeV/c]

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Ghost track rejection
Ghost tracks share a close hit
position in the drift chamber. We
rejected one of the tracks
randomly if δz<1cm and δφ<0.1
Z difference on DC [cm]rad.
We also cut ring shared tracks if
δz<10cm and δφ<0.1 rad in RICH.
We choose better E/p track.
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φ difference on DC [rad]The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima88Conversion Rejection
by invariant mass and PhiV|

e+e- pair from photon conversion has small phiv and small mass.we
cut those pairs at low-background regionz Kill all tracks if PhiV<0.1 for mass<400MeV• PhiV is angular orientation between pair tracks’ surface and magnet
field. Conversion pair has 0 PhiV in principle.
z Kill all tracks if mass<100MeV
htemp
Entries
Mean
RMS

phiv {0 .1 <m a s s &&m as s <0 .3 5&&(0.5 <e_ e op&&e _ eop<1.5&0.5& <p_ eop&&p_e op<1 .5 )&&(-10 0<e _ z e d+2 *z v tx &&-1 00 <p_z ed+2 *z v tx &&e_ z ed+2 *z v tx <9 0 &&p_ z e d+2*z v tx <9 0&&z vtx <35&&e) mc s dr<2 &&(dif_ c phi>0.0 4 ||dif_c z >1 5 )&&ghos t==0 }10

PhiV ( 100<mass<400MeV )32

0.1 < inv mass < 0.35 GeV/c

PhiV

Cut
10

8238
0.21240.24882

Cut

Mixing

10

0

0.1

0.2

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0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9
phiv [rad]The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima89

dN/dy / Nparticipant

PHENIX Preliminary (d+Au)
PHENIX Final (Au+Au)

dN/dydAuφ→ee =.056±.015(stat) ±50%(syst)| φ increases from dAu to AuAu by factor ~2|

z this behavior is same as inclusive K yield at Au+Au
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PHENIX実験が設置している測定器
トリガ系
z 最初に衝突を検知して衝突のパラメータを計測し、データ収集系にデー
タを取るように指⽰する
BBC, ZDC, NTC, (FCal, MVD)

荷電粒⼦トラッキングチェンバー系
z 荷電粒⼦の⾶跡を観測し、磁場中での曲率から運動量(p/m)を測定
DC, PC, MuTr, TEC

全エネルギー計測系
z レプトンや光⼦を完全に⽌め、全エネルギーを測定
PbSc, PbGl

粒⼦種判別(PID)系
z ⾶⾏速度と運動量から、質量を測定
ToF(Sc,MWPC), PbSc

z チェレンコフ放射の有無から、質量の範囲を限定
RICH, AeroGelz 物質との反応率の違いから、ミュー粒⼦を限定
MuID
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The 2nd Heavy Ion Pub in Hiroshima91おしまい!
おしまい!

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