ハードプローブ関連
橘 保貴
第39回Heavy Ion Cafe & 第35回Heavy Ion Pub 合同研究会「ポストQM2022」
2022年4月30日, 名古屋大学 素粒子宇宙起源研究所

High-pT 粒子 & ジェット[理論]第39回Heavy Ion Cafe & 第35回Heavy Ion Pub 合同研究会 "ポストQM2022, 2022年4月30日, 名古屋大学 素粒子宇宙起源研究所

High-pT 粒子 & ジェット[理論]High-pT & ジェットエネルギー損失

ベイズ統計による q̂ の抽出
Talk by R. Ehlers (JETSCAPE)-

q:̂ パートン-媒質間相互作用の強さ-

実験データを理論MC計算でフィット-

ベイズ統計で広いパラメータ空間をカバー-理論MC: JETSCAPE (MATTER+LBT模型)-

実験: High-pT粒子RAA@RHIC&LHC-

JETコラボレーションと一致-

High-pT@LHCのズレ

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]High-pT & ジェットエネルギー損失
2媒質効果の抑制＠large-Q [Q = p pμ − m : virtuality (off-shellness)]
2μ2

JETSCAPE Talk by YT (JETSCAPE)

Small-Q

Large-Q :Small-Q 2:

コヒーレンス効果入On-shell Transport

2

Large-Q

媒質応答:
Recoils

run q̂

q/ T 310-

HTL E =10 GeV
with[without coherence effect]q= qwith EE==500
GeV E = 500 GeV
10 GeVHTLrun T 3
HTL̂ ⋅ f (Q 2)qHTL[with coherence effect]
3T
E = 10 GeV

コヒーレンス効果 (解像度)
Mehtar-Tani, Salgado, Tywoniuk, PLB707, 156-159 (2012), Casalderrey-Solana, E. Iancu, JHEP08, 015 (2011)

-1

q= q

QGP媒質粒子分布のスケール発展

10−1−210 0Kumar, Majumder, Shen, PRC101, 034908 (2020)

Hard Parton

E = 500 GeV

T = 0.4 GeV
run
Running couplingq=qf (Q2) with E =10 GeVxαs = 0.3, Q
HTL
sw = 2 GeVrun
2c1 = 10,qc=2q= 100f (Q ) with E =500 GeV
HTL

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Q2 (GeV2)

LIDO Talk by Weiyao Ke
Large-Q 2 : 真空シャワー(Pythia8)
Small-Q 2 : On-shell Transport

fiSmall-Q 2Large-Q 2媒質応答: Cooper-Frye+摂動

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]High-pT & ジェットエネルギー損失

媒質効果の抑制＠large-Q 2 [Q 2 = p μ pμ − m 2: virtuality (off-shellness)]
JETSCAPE Talk by YT (JETSCAPE)

LIDO Talk by Weiyao Ke
LHCは5.02TeV↑赤がコヒーレンス(抑制)効果入2-Large-Q での媒質効果抑制によってジェットとhigh-pT粒子のRAAを同時に記述-

特にhigh-pT粒子のRAAが抑制効果に敏感

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]ハードパートン (ジェット) からの光子放射
媒質効果による光子放射
Talk by R. Modarresi-Yazdi

光子

ジェットパートン

媒質パートン

ジェットクォーク

光子

媒質グルーオン-MARTINI に実装-

30%ほどの寄与-「ハドロン化の無い」新しいプローブ

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]媒質勾配トモグラフィーq̂ 勾配によるジェット軌道の逸れ

歪んだガウスブロードニングでの見積-

Talk by Y. Hêqleftjet-MC計算 (LBT) での見積

̂ ( > qleft̂ )qright

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]媒質勾配トモグラフィーq̂ 勾配によるジェット軌道の逸れ
Talk by Y. He

̂
qleft

ブロードニング，放射へのフローの影響
Talk by A. Sadofyev

jet-GLV (BDMPS-Zは準備中) へフロー効果導入-

軌道の逸れ，非対称ブロードニング̂ ( > qleft̂ )qright

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]

流体的媒質応答ジェットとは逆方向での媒質効果 in γ-ジェットイベント Talk by C. Wei-流体＋ジェット計算 (CoLBT-hydro)-γ-ジェット対生成イベント

ジェット-

ジェットは媒質をジェット方向に押す-

γ 側 (ジェットの反対) では粒子が減る

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9High-pT 粒子 & ジェット[理論]q̂ の格子QCD計算(2+1)フレイバー q̂ @Lattice Talk by A. Kumar-q̂ 内の eld correlator を MILCコードで計算-閉じ込めに向かって減衰-Tc 付近のbump構造なし
semi-QGP with magnetic monopole

Xu, Liao, Gyulassy, Chin. Phys. Lett. 32, 092501 (2015)

fi

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]

媒質効果による g → cc̄ 分岐増幅

g → cc̄ 分岐プロセス Talk by R. Modarresi-Yazdi-

ジェット内部のD 0D 0ペアとして観測-媒質効果(q,̂ k⊥-broadening)で増幅-

̂ 入り分岐関数 Pg→cc̄ をPythiaの結果に埋め込み
qL

青点線 (エネルギー損失入りの見積) と比較-増幅の効果（小だが）が見える

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]

媒質誘起グルーオン放射率
最近のグルーオン誘導放射での発展
Plenary talks by J. Brewer and J. Ghiglieri-多重 soft 散乱 (LPM) 領域: BDMPS-Z

Soft(small-k⊥)

Soft (small-k⊥)

Hard(large-k⊥)

Baier Dokshitzer Mueller Peigne Schi , Zakharov (1995-97)-単 hard 散乱 (N=1) 領域: GLV
Gyulassy, Livai, Vitev (2000)-多重 soft + Molière 散乱 (rare, hard):
Improved Opacity Expansion
Mehtar-Tani and Tywoniuk, JHEP 06, 187 (2020)-EQCDの非摂動散乱カーネルを用いた計算
Electrostatic, 低エネルギー有効場理論-Talks by I. Soudi and P. Schicho

膨張する媒質中での計算 Talks by C. Andres, S. Adhyaff

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]Molière 散乱を含むAdS/CFTのMC模型拡張
Molière + ハイブリッド模型

Jet ShapeTalks by Z. Hulcher-

ハイブリッド模型: AdS/CFT+Pythia8-

媒質誘起パートン放射なし(double counting?)-媒質応答: Cooper-Frye+摂動

Molière散乱: 摂動ハード弾性散乱- 反跳媒質パートン -> recoil と負の媒質応答--

ハード弾性散乱の効果は媒質応答を通して顕著になる-

増幅@大角度，ソフト

Jet Fragmentation Function

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]ジェット-媒質相互作用評価のためのベースライン
PanScales (NLL真空パートンシャワー)

ISRからの寄与の評価 Talk by K. Zapp

Talk by A. Soto-Ontoso--

MCで再現できない観測量の存在 (girthなど)

FSR-Initial State Radiation (ISR):
入射パートンからの放射
ISR-JEWEL でのISR寄与評価-

コーン大のジェットで大角度で10%ほど寄与-媒質応答と似た寄与の仕方

PanScale は NLLの精度を実現
時間順序シャワー (β = 1) 対応に拡張中(時間発展媒質中のシミュレーションに必要)

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]ジェット-媒質相互作用評価のためのベースライン
OO衝突でのエネルギー損失測定可能性の評価 Talk by A. Mazeliauskas
nPDFなどの不確かさ- RAA@OO でジェット-媒質相互作用は見えるか？
--pT < 50 GeVでは媒質効果が見えそう

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High-pT 粒子 & ジェット[理論]その他
量子コンピュータによるジェット計算 Talk by J. Barata-量子計算によるジェット発展シミュレーションの手法の提案

ジェットナローイング@eA SI(semi-inclusive)DIS Talk by W. Horrowitz
実験データはナローイング，TWIST4計算はブロードニング- Opacity 展開ではNLOでナローイングが出る-SIDIS
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High-pT 粒子 & ジェット[実験]第39回Heavy Ion Cafe & 第35回Heavy Ion Pub 合同研究会 "ポストQM2022, 2022年4月30日, 名古屋大学 素粒子宇宙起源研究所

High-pT 粒子 & ジェット[実験]タグ付きジェット
γ/Z-ジェットイベント
γ または Z
γ,ZpT-~~~~~~~~

クォーク優位γ, Z は媒質と相互作用しない(pTγ,Z − pTjet∼ジェットのエネルギー損失)-0π -ジェットイベント
ジェットjetpTπpT

ジェット0π0-jet
pT

エネルギー損失とハドロン化

クォークジェットが優位

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Talk by D. Anderson [STAR]18

High-pT 粒子 & ジェット[実験]タグ付きジェット
0γ-ジェット相関と π -ジェット相関 in AuAu@200 GeV

Talk by D. Anderson [STAR]

0π -ジェット
荷電ジェットπ0pTπ0chpT,jetγ-ジェットγγ
pT~~~~~~~~-

クォーク優位荷電ジェットchpT,jet

媒質効果 (エネルギー損失) は見えている
0γ と π の差を見るにはまだ統計が足りない？

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]タグ付きジェット
γ-ジェット相関 in PbPb @5.02 TeV Talk by A. Liu [ALICE]γ~~~~~~~~
γ

クォーク優位荷電ジェットpT-ch jetpT

γ-『荷電』ジェット pT 比ch jet γ(真空のLOでも pT /pT < 1)-Centrality 依存性なし-Pythia とコンシステント

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]タグ付きハドロン
Z-ハドロン相関 in PbPb @ 5.02 TeV Talk by K. Tatar [CMS]
Jet Fragmentation Function

Δϕtrk,ZZ ~~~~~~~~

h±pTtrk

角度相関-ハード, ソフト-ブロードニング-

媒質応答の寄与が説明-

しかしCentrality依存性は逆の振る舞い？

↗︎↘︎

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]タグ付きハドロン
Z-ハドロン相関 in PbPb と ジェット-ハドロン相関 in pPb @5.02 TeV

Talk by C. McGinn [ATLAS]

Z-ハドロンZ ~~~~~~~~-chpT

Zの反対側のハドロンはPbPbでソフトに（エネルギー損失, CMSと同じ振る舞い）ジェット-ハドロン

ジェット-h±h±chpT

jet-ハドロンは pPb とppでコンシステント

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]タグ付きハドロン
0π -ハドロン相関 in AuAu@200 GeV Talk by M. Connors [PHENIX]
pTTrigπ0Assoc pT

Low-pT でCMS Z-ハドロンと同じ振る舞い- pT 依存性が見える-

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]ジェット内部構造
Groomed サブジェット間角度 in PbPb@5.02 TeV Talk by A. M. Sickles [ATLAS]

rg-

ナイーブには媒質効果→分岐ブロードニング-

分岐ナローイング-ブロード: エネルギー損失大→ナロージェットの割合増

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]ジェット内部構造
ジェット内部構造を特徴づける様々な角度 in PbPb@5.02 TeV

Talk by R. Cruz-Torres [ALICE]

ソフトな要素も全部含むソフトな要素の寄与を抑制

ソフトな要素の寄与を強く排除

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]ジェット内部構造
ジェット内部構造を特徴づける様々な角度 in PbPb@5.02 TeV

Talk by R. Cruz-Torres [ALICE]-

Grooming (SD) はジェット方向をあまり変えない-

ナローイングを示唆-

ブロード: エネルギー損失大→ナロージェットの割合増

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]ジェット内部構造
サブジェットフラグメンテーション in PbPb@5.02 TeV
Talk by J. Mulligan [ALICE]-

ジェット内の粒子で小さいジェットをクラスタリング

r = 0.1

subpT-

R = 0.4

Jet
pT

subpT
zr = JetpT

Large-zr へシフト (ジェットの芯が残る)
しかし zr ∼ 1 では suppression

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High-pT 粒子 & ジェット[実験]クォークジェット・グルーオンジェット比
ジェット電荷 in PbPb@5.02 TeV Talk by O. Evdokimov [CMS]κは親パートンのフレイバーに敏感
Q-

κQ
測定とMCの結果からクォークジェット，-グルーオンジェットの比率を抽出-媒質効果は見られず-分岐ナローイングと反する？
(グルーオンジェットが減るはず)第39回Heavy Ion Cafe & 第35回Heavy Ion Pub 合同研究会 "ポストQM2022, 2022年4月30日, 名古屋大学 素粒子宇宙起源研究所

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重クォークジェットなど [実験]第39回Heavy Ion Cafe & 第35回Heavy Ion Pub 合同研究会 "ポストQM2022, 2022年4月30日, 名古屋大学 素粒子宇宙起源研究所

重クォークジェット [実験]チャームを含むジェット0

D -ジェット in PbPb@5.02 TeV
0

荷電* D -ジェットRAA*D 0 → K −π + でジェット構築-0

Talk by M. Mazzilli [ALICE]+ −ジェット内D 0のr 分布

Talk by M. Stojanovic [CMS]

D (の崩壊K π ) 入りジェット

D0jet
pT-

Inclusiveよりエネルギー損失小-媒質の拡散効果→より大角度に

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重クォークジェット [実験]チャームを含むジェット
0

D -ジェット in AuAu@200 GeV Talk by D. Roy [STAR]0+ −D (の崩壊K π ) 入りジェット-D(フル) D 0-ジェットRcp

ジェット内D 0のr 分布0jetpT-

CMSと同様のジェット内部分
布変化

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重クォークジェット [実験]ボトムを含むジェット
b-ジェット in PbPb@5.02 TeV
b-ジェットRAA-

b-ハドロン入りジェット

Talk by S. Tapia Araya [ATLAS]±

b-ジェット内h のr 分布
Talk by X. Wang [CMS]b-ハドロン
jetpT-

Inclusiveよりエネルギー損失小-内部構造変化はより顕著

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まとめ
High-pT粒子 & ジェット[理論]-High-virtuality phase での相互作用抑制→High-pT粒子&ジェットRAAを説明-現象論: パートンの光子放射，g → cc̄ 分岐, 勾配トモグラフィー, 流体媒質応答-

̂
理論発展: latticeでのq計算，Molière
散乱，量子計算など-

ベースライン: NLLパートンシャワー，ISR, nPDF in OOなど

High-pT粒子 & ジェット[実験]0γ,Z,πタグ付き() ジェット: フレーバー(g, q), 通過距離依存性--

内部構造: 分岐ナローイング, ブロードジェットの強い抑制-

ジェット電荷: クォーク・グルーオンジェット比

重クォーク重クォークジェット: エネルギー損失，内部構造変化の質量依存性- バリオン中間子比: ハドロン化での媒質効果 (recombinationなど)-

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