Study	  of	  iden,ﬁed	  par,cle	  higher	  harmonics	  azimuthal	  anisotropy	  	  in	  200GeV	  Au+Au	  collisions	  	  at	  RHIC-­‐PHENIX	  experiment	Sanshiro	  Mizuno	  for	  PHENIX	  Collabora7on	  University	  of	  Tsukuba,	  RIKEN	  ATHIC2012	  in	  Pusan	Outline	ü Introduc,on	  ü Data	  set	  and	  PHENIX	  detectors	  ü Results	  ü Summary	2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

2	

Azimuthal	  anisotropy	
Ψ4	
Ψ3	Ψ2	l Because	  higher	  harmonics	  ﬂows	  are	  more	  sensi,ve	  to	  ini,al	  geometry	  and	  η/s	  of	  QGP,	  they	  are	  studied	  ac,vely.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

3	Charged	  par,cle	  azimuthal	  anisotropy	

PhysRev.L	  107,	  252301	
vn	pT[GeV/c]	

l v2	  has	  strong	  centrality	  dependence,	  v3,	  v4	  have	  weak	  dependence.	  
l Because	  higher	  harmonics	  are	  mainly	  made	  by	  ini,al	  geometry	  deforma,on,	  v3	  and	  v4	  don’t	  have	  large	  centrality	  dependence.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	4	Par,cle	  iden,ﬁed	  ellip,c	  anisotropy	
v2	

v2/nq	

pT[GeV/c]	

Phys.Rev.C	  85,	  064914	

KET/nq[GeV]	

l v2(pT)	  of	  π,	  K,	  p	  has	  mass	  ordering	  less	  than	  2[GeV/c].	  
l meson	  and	  baryon	  have	  diﬀerent	  behavior.	  
l v2(KET)	  is	  well	  scaled	  by	  the	  number	  of	  cons,tuent	  quarks.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

5	

Theory	  predic,on	Phys.Rev.C	  82,	  034913	

v3	

Glauber	  model	  +	  η/s=0.08	  5	  -­‐	  10[%]	
CGC	  model	  +	  η/s=0.16	  pT[GeV/c]	
l These	  models	  predict	  diﬀerent	  strength.	  
l Both	  predict	  that	  par,cle	  iden,ﬁed	  v3	  has	  mass	  ordering	  like	  v2.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

6	Data	  Set	  and	  PHENIX	  detectors	
Time	  of	  Flight	  |η|	  <	  0.35	

Reac,on	  Plane	  detector	  1.0	  <	  |η|	  <	  2.8	l Data	  is	  200GeV	  Au+Au	  collisions	  obtained	  during	  2007	  run	  period.	  
l Emided	  par,cle	  angle	  is	  measured	  by	  Central	  arm.	  
l Event	  Plane(Ψ2,	  Ψ3,	  Ψ4)	  are	  calculated	  by	  Reac,on	  Plane	  detector.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

7	Separa,ng	  par,cle	  species	  	Par,cle	  species	  are	  selected	  via	  ,me-­‐of-­‐ﬂight	  method	  by	  TOF.E&W.	  
RICH	  and	  AGEL	  are	  used	  for	  ﬁner	  separa,ng	  par,cle	  species.	  

momentum	  x	  charge	mass2	  distribu,on	  via	  TOF.E	

π	 Kaon	

proton	TOF.E	  detector	
mass2	
2012/11/15	
Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

8	

Event	  Plane	  calcula,ng	

2nd	  Event	  Plane	  correla,on	
RxN(In)S&N	  RxN(Out)S&N	  RxN(In+Out)S&N	

Reac,on	  Plane	  detector(RxN)	  Inner	  	  :	  1.5	  <	  |η|	  <	  2.8	  Outer	  :	  1.0	  <	  |η|	  <	  1.5	  2nd	  Event	  Plane	  resolu,on	

Res{Ψn}	

<cos{n(Ψn,A-­‐Ψn,B)}>	

Event	  Plane	  is	  calculated	  by	  three	  steps.	  
1.	  gain	  correc,on	  2.	  re-­‐centering	  3.	  ﬂadening	  RxN(In)S+N	  RxN(Out)S+N	  RxN(In+Out)S+N	

2012/11/15	 Centrality[%]	
Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

Centrality[%]	

9	Results	  of	  PIDed	  vn	200 GeV Au+Au 0-50%v2{Φ2}

0.2π+πK+K
pp0.15

Vn0.2

PHENIX Preliminaryv3{Φ3}x1.5

0.2

v4{Φ4}x1.50.2

 -0.15

0.15

0.15

0.1

0.1

0.1

0.1

0.05

0.05

0.05

0.05

0000:pT0v4{Φ2}x5.0

correlated sys. of π±

12

340

12

340

12340

1234

pT [GeV/c]l All	  harmonics	  have	  mass	  ordering	  less	  than	  2[GeV/c].	  
l Meson	  and	  baryon	  have	  diﬀerent	  behavior.	  
l Higher	  harmonics	  have	  same	  behavior	  as	  v2.	
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	10	Results	  of	  quark	  scaling	  of	  PIDed	  vn(KET)	
200 GeV Au+Au 0-50%

0.1 v {Φ }/n22q0.1 v {Φ }/n x1.5
44
q0.1 v {Φ }/n x5.0
42q0.08  

0.08

0.08

0.06

0.06

0.06

0.04

0.04

0.04

0.04

0.02

0.02

0.02

0.02

0000π+π-0.08

V n/nqPHENIX Preliminary

0.1 v {Φ }/n x1.5
33qK+Kpp0.06-

:KET correlated sys. of π±-0.02

00.5

11.5-0.02
2 00.5

11.5-0.02
2 0

0.5

1

1.5

-0.02
2 00.51

1.5

2

KET/nq [GeV]l v2	  is	  well	  scaled	  by	  the	  number	  of	  cons,tuent	  quarks.	  
l v3,	  v4	  and	  v4(Ψ2)	  are	  not	  well	  scaled.	
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	11	

Results	  of	  modiﬁed	  scaling	
200 GeV Au+Au 0-50%

0.1 v {Φ }/n2/2
22q

0.1 v {Φ }/n4/2x4.0
44q

0.1 v {Φ }/n4/2x15
42q

0.08  

0.08

0.08

0.06

0.06

0.06

0.04

0.04

0.04

0.04

0.02

0.020.02

0.02

0000

π+π-n/20.08

V n/nqPHENIX Preliminary

0.1 v {Φ }/n3/2x2.5
33qK+Kpp0.06-

:KET correlated sys. of π±-0.02

00.5

1

1.5-0.02
2 00.51

1.5-0.02
2 00.51

1.5-0.02
2 00.51

1.5

2

KET/nq [GeV]l This	  scale	  works	  well	  for	  all	  harmonics.	  
2012/11/15	

(a)	  :	  v2(KET)/nq	  (b)	  :	  vn1/n	  (a)+(b)	  :	  vn(KET)/nqn/2	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	12	

Comparison	  model	  calcula,on	Phys.Rev.L.91,	  182301	

pion(x10)	  kaon(x5)	  proton	l Low	  pT	  part	  of	  iden,ﬁed	  par,cle	  spectra	  are	  well	  described	  by	  radial	  ﬂow	  depending	  on	  the	  mass	  of	  the	  hadrons.	  
l Par,cle	  iden,ﬁed	  v2	  are	  well	  described	  by	  hydro	  model	  in	  low	  pT.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	13	

Blast	  Wave	  Model	BW	  model	  describes	  ﬁnal	  state	  from	  the	  informa,on	  at	  freeze-­‐out.	  
Spectra	  and	  vn	  are	  ﬁded	  at	  the	  same	  ,me	  in	  this	  analysis.	  

Tf	  :	  temperature	  ρ0	  :	  average	  velocity	  ρn	  :	  velocity	  anisotropy	  	  	  	  	  	  	  	  (anisotropy	  in	  velocity)	  sn	  :	  geometrical	  anisotropy	  	  	  	  	  	  	  	  (like	  eccentricity	  at	  freeze-­‐out)	
2012/11/15	ρ(φ,	  r)	  =	  ρ0(1+2ρncos(nφ))*r	  αT(φ,	  r)	  =	  (pT/Tf)sinh(ρ(φ,	  r))	  βT(φ,	  r)	  =	  (mT/Tf)cosh(ρ(φ,	  r))	  Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	14	

BW	  ﬁong	  for	  data	ﬁong	  range	π	  :	  0.5	  -­‐	  1.13[GeV/c]	  K	  :	  0.4	  -­‐	  1.40[GeV/c]	  within	  ﬁeng	  range	  Centrality	  0-­‐50%	  extrapolate	  range	
p	  :	  0.6	  -­‐	  1.70[GeV/c]	  4
10spectra	   0.2 v2(Ψ2)	  v3(Ψ3)x2.3	   v4(Ψ4)x2.3	   v4(Ψ2)x6.0	  1020.1

110-2 00120

1

2 0

1

2 0

1

2 012

pT[GeV/c]	  l Not	  only	  spectra	  and	  v2	  but	  also	  v3,	  v4,	  v4(Ψ2)	  are	  well	  described.	  
l Higher	  harmonics	  are	  created	  as	  a	  result	  of	  the	  both	  ini,al	  	  geometrical	  anisotropy	  and	  hydrodynamic	  expansion.	  

2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	15	

Freeze-­‐out	  Parameters	
140

Tf[MeV]	   120temperature	

1.2(b)
v2+spectra
v3+spectra
140
v4+spectrav4{Φ 2}+spectra

PHENIX	  Preliminary	

1 120

1001

100
0.80(c)2040ρnρn	  velocity	   0.05
anisotropy	

0.8

80
60 0(d)0.1 0.1

2040600 0020

40

60

0

Centrality %0.1

sn	  geometrical	  0.05
anisotropy	

0.05 0.050ρ0	  average	  velocity	

sn

80
0.1

1.2

ρ0

Tf [MeV](a)0204060l ρn	  is	  similar	  behavior	  with	  charged	  vn	  centrality	  dependence.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

16	

Comparison	  of	  ini,al/ﬁnal	  geometrical	  anisotropy	
Takafumi	  (QM2012)	

n=2	  :	  spectra+v2	  n=3	  :	  spectra+v3	  n=4	  :	  spectra+v4	  sn	  =	  εn	  εfinalsn	

HBT	  (2nd	  order	  geometrical	  anisotropy)	

BW	

0.5+ +Au+Au 200GeV π π +π- π++-Au+Au 200GeV K K +K K0.4-STAR (PRL,93,12301)
εinitial = εfinal

0.3

PHENIX Preliminary

0.2

0.1

000.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

εinitialεn	l Geometrical	  anisotropies	  are	  thought	  to	  be	  converted	  to	  velocity	  	  anisotropies	  during	  expansion	  process.	  
l BW	  result	  is	  similar	  behavior	  with	  HBT	  result.	  

2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

17	

Image	  of	  expansion	

2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

18	

Summary	p Higher	  harmonics	  azimuthal	  anisotropy	  of	  iden,ﬁed	  	  par,cles	  are	  measured.	  
p Each	  harmonics	  has	  mass	  ordering	  in	  low	  pT	  and	  diﬀerent	  behavior	  among	  meson	  and	  baryon.	  
p Modiﬁed	  scaling	  works	  well	  w.r.t.	  all	  harmonics.	  
p BW	  describes	  well	  spectra	  and	  all	  harmonics.	  
p Parameters	  at	  freeze-­‐out	  are	  obtained	  by	  BW	  ﬁong.	  
p Geometrical	  anisotropy	  at	  freeze-­‐out	  gets	  small	  from	  	  ini,al	  during	  expansion	  process.	  
p Comparison	  of	  ini,al/ﬁnal	  geometry	  is	  similar	  to	  HBT.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

19	

Thank	  you!!	

2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

20	

2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

21	

Back	  Up	2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	22	Comparison	  scaling	  among	  diﬀerent	  energy	
Pb+Pb	  2760GeV	

Au+Au	  200GeV	

Au+Au	  39GeV	l Proton	  is	  shited	  Is	  the	  strength	  of	  radius	  expansion	  related?	
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

23	

PIDed	  vn	  with	  ﬁne	  centrality	  bin	Vn

Au+Au sNN=200 GeV PHENIX Preliminary
0.3
0.25
0.2
0.15
0.10.05
00.3 0
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
000.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
00.3 0
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
00v 2{Φ2}
π+π+

KK
pp

0-10%

-1 }x2, 2
v 3{Φ
31 }x1.8,2v 4{Φ
41 }x5.0,2v 4{Φ
21

2012/11/15	

2

0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
0-10% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
0-10% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
0-10% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03

40

10-20% 0.3

20-30% 0.3:p correlated sys. 0.25of π±T

12

12

12

12

0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
10-20% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
10-20% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
10-20% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0340

 

12

12

12

12

pT [GeV/c]

0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
20-30% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
20-30% 0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03
40
20-30% 0.30.25
0.2
0.15
0.1
0.05
03Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

4030-50%12

330-50%4

12330-50%4

12330-50%

412

3424	

v21/2	  v31/3	  v41/4	

charged	  vn	  scaling	10	  -­‐	  10%	10	  -­‐	  20%	20	  -­‐	  30%	v3(1/3)/v2(1/2)	  v4(1/4)/v2(1/2)	

30	  -­‐	  40%	40	  -­‐	  50%	

0.5

020

12

30

1

2

30

12

30

1

2

30

12

3

12

30

12

3012

3012

30

12

3

1.5
10.5
0pT[GeV/c]	
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	25	

Comparison	  charged	  vn	  with	  model	  calcula,on	

PhysRev.L	  107,	  252301	

l Though	  model	  can	  describe	  v2	  well,	  it	  is	  not	  always	  true	  that	  they	  always	  describe	  v3.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

26	

Comparison	  charged	  vn	  with	  model	  calcula,on	
v2	

v3	

Npart	

Phys.Rev.C	  82,	  034913	

Npart	l Both	  model	  well	  describe	  v2	  behavior.	  
Glauber+η/s=0.08	  CGC+η/s=0.16	  l Both	  model	  don’t	  well	  describe	  v3.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	27	Model	  calcula,on	Phys.Rev.L.91,	  182301	

pion(x10)	  kaon(x5)	  proton	

PHENIX	  Preliminary	

qlong	l Low	  pT	  part	  of	  iden,ﬁed	  par,cle	  spectra	  are	  well	  described	  by	  radial	  ﬂow	  depending	  on	  the	  mass	  of	  the	  hadrons.	  
l HBT	  analysis	  provides	  space-­‐,me	  informa,on	  (size	  and	  shape)	  of	  mader	  at	  freeze-­‐out.	  
l Par,cle	  iden,ﬁed	  v2	  are	  well	  described	  by	  hydro	  model	  in	  low	  pT.	  
2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	

28	

Event	  Plane	  Calcula,on	
1.	  Gain	  correc7on	  φi		  wi	  =	  adci/<adc>	  	  Qx,n	  =	  Σwicos(nφi)	  ,	  Qy,n	  =	  Σwisin(nφi)	  	  Φn	  =	  atan2(Qx,n	  ,	  Qy,n)	  /	  n	  2.	  Re-­‐centering	  	  Q’x,n	  =	  (Qx,n-­‐<Qx,n>)/σQx,n	  ,	  Q’y,n	  =	  (Qy,n-­‐<Qy,n>)/σQy,n	  	  Φ’n	  =	  atan2(Q’x,n	  ,	  Q’y,n)	  /	  n	  3.	  Flajening	  	  nΦ”n	  =	  nΦ’n	  +	  Σ2/i{-­‐<sin(inΦ’n)>cos(inΦ’n)+<cos(inΦ’n)>sin(inΦ’n)}	  2012/11/15	

reac7on	  plane	  detector(RxN)	  	  	  	  	  	  inner	  1.5	  <	  |η|	  <	  2.8	  	  	  	  	  	  outer	  1.0	  <	  |η|	  <	  1.5	  Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	
29	

HBT	
Phys.Rev.Lej.	  93,	  012301	

2012/11/15	

Sanshiro	  Mizuno	  ATHIC2012	30