The	  Measurement	  Of	  Direct	  Photon	  Azimuthal	  Anisotropy	  At	  RHIC-­‐PHENIX	  Experiment	Sanshiro	  Mizuno	  for	  PHENIX	  collabora7on	  University	  of	  Tsukuba,	  RIKEN	  September,	  21th,	  2013	  21pSA-­‐6	  Direct	  Photon	  is	  powerful	  probe	Direct	  photon	  is	  all	  photon	  except	  for	  the	  decay	  photon	  from	  hadron.	  
l It	  doesn’t	  strongly	  interact	  with	  QGP.	  
l It	  is	  created	  by	  several	  sources.	  	  The	  challenge	  is	  iden7ﬁca7on	  the	  photon	  source.	  

γ	γ	γ	γ	
13/09/21	γ	γ	photon	  sources	  ini7al	  hard	  scaUering	  bremsstrahlung	  by	  scaUered	  parton	  Energy	  loss	  by	  high	  mom	  parton	  	  hadron	  decay	  JPS	  Kochi	  2013	2	

Azimuthal	  anisotropy	
Φ3	1X
d3 N
E 3 / [1 + 2⌫n cos{n(dpn=1⌫n =< cos{n(n )}]n )} >

Φ2	 Event	  Plane(Φn)	  The	  base	  direc7on	  for	  expansion	  vn	  is	  strength	  of	  anisotropy	  Azimuthal	  anisotropy	  is	  strongly	  related	  to	  ini7al	  geometry	  and	  	  expansion	  of	  QGP.	  	  13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

3	

Direct	  Photon	  v2	  PRL	  109,	  122302(2012)	

pT[GeV/c]	

• γdir.	  v2	  is	  close	  to	  0	  in	  high	  pT,	  which	  is	  consistent	  with	  expecta7on.	  
• It	  has	  as	  strong	  v2	  as	  hadron	  in	  low	  pT.	  	  γdir.	  v3	  is	  needed	  to	  understand	  photon	  produc7on	  mechanism.	  
13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

4	

Measurement	  Direct	  photon	  vn	  0.2

v2	
0.15

Measurement	  of	  π0	  and	  γinc.	  vn	  π0	  v3	  results	  are	  shown.	  	  	  	  pT(GeV/c)		  Simula7on	  of	  decay	  photon	  vn	  from	  π0	  and	  other	  meson(η,	  ω	  etc.)	  η,	  ω	  etc.	  are	  es7mated	  from	  π0	  by	  KET	  and	  Nq	  scaling.	  	  
inc.
BGR
⌫
⌫
nn	  ⌫ndir. =R1	  Calcula7on	  of	  direct	  photon	  vn	 R = N inc. /N BG
0.1

π0	  η	ω	ρ0	  η’	  0.05

00

13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

12

3

4567

89105	

Method	  to	  measuring	  π0	  v3	π0	  invariant	  mass	  is	  measured	  by	  combined	  γ+γ	  with	  same	  event	  	  and	  mixed	  event.	  	  π0	  yield	  as	  a	  func7on	  of	  |φ-­‐Φ3|	  is	  created,	  and	  then	  vn	  is	  	  extracted	  by	  ﬁ^ng.	  
N0 [1 + 2{⌫3 cos{3(13/09/21	3 )}]⌫n =< cos{n(JPS	  Kochi	  2013	n )} >6	

The	  result	  of	  π0	  v3	  10-20 %0-10 %
0.2

Au+Au

30-40 %

40-50 %

0.2

0.2

0.2

0.15

0.15

0.15

0.1

0.1

0.1

0.1

0.05

0.05

0.05

0.05

00 

sNN=200GeV

0.15

20-30 %

0.2

00.15

π ν3
π0 ν20.1
0.05

000

240
pT (GeV/c)

E.P.RxN(|η|=1.0-2.8)
2040
pT (GeV/c)

240pT (GeV/c)

240pT (GeV/c)

24pT (GeV/c)π0	  v3	  is	  measured	  up	  to	  4.0GeV/c.	  
They	  are	  conﬁrmed	  to	  be	  consistent	  with	  π±	  v3.	  	  Decay	  photon	  v3	  will	  be	  simulated	  from	  these	  results.	
13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

7	

Summary	
Direct	  photon	  study	  is	  powerful	  probe.	  
• γdir.	  has	  as	  strong	  v2	  as	  hadron	  v2	  in	  low	  pT.	  
• v3	  study	  is	  important	  in	  order	  to	  understand	  photon	  	  produc7on	  mechanisms.	  	  π0	  v3	  result	  are	  shown.	  
• It	  is	  checked	  to	  be	  consistent	  with	  π±	  v3.	  	  	  • Decay	  photon	  v3	  will	  be	  simulated.	

• γdir.	  v3	  will	  be	  measured.	  
13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	8	

13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

9	

BACK	  UP	13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

10	

PHENIX	  detector	
CNT	  coverage	  |η|<0.35	  φ	  :	  180	  	  • Tracking	  detector	  DC,	  PC1,	  PC2,	  PC3	  • par7cle	  iden7ﬁca7on	  RICH,	  TOF,	  AGEL,	  EMCal	  EMCal	  is	  used	  to	  detect	  photon.	  
PC3	  is	  used	  to	  remove	  charged	  par7cle.	  	  Event	  Plane	  is	  measured	  by	  RxN	  detector.	  
13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

11	

Direct	  Photon	  is	  not	  suppressed.	  	
RAA =evt 2(1/NAA)d NAA /dpT dy
inel ⇥ d2< Ncoll > / pp
pp /dpT dy

Hadron	  is	  	  suppressed.	

RAA	  of	  direct	  photon	  is	  consistent	  with	  unity	  in	  high	  pT.	  
This	  is	  consistent	  with	  the	  expecta7on	  that	  γdir.	  coming	  from	  ini7al	  	  scaUering	  is	  dominant.	  
JPS	  Kochi	  2013	
13/09/21	
12	

Existence	  of	  addiZonal	  photon	  sources	
PRC	  87,	  054907(2013)	

Enhancement	  of	  RAA	  may	  indicate	  existence	  of	  a	  medium	  eﬀect	  as	  	  an	  addi7onal	  photon	  source	  in	  low	  pT.	  
JPS	  Kochi	  2013	
13/09/21	
13	

vn	  of	  charged	  π,K,p	  result	
200 GeV Au+Au 0-50%v2{Φ2}

0.2

π+πK+K
pp

0.15

Vn

0.2

PHENIX Preliminaryv3{Φ3}x1.50.2

v4{Φ4}x1.50.2

v4{Φ2}x5.0 -

0.15

0.15

0.15

0.1

0.1

0.1

0.1

0.05

0.05

0.05

0.05

000

0:pT correlated sys. of π±0

12

340

12

340

12

340

1

2

34

pT [GeV/c]

Azimuthal	  anisotropy	  has	  par7cle	  species	  dependence,	  which	  are	  mass	  dependence	  	  and	  meson/baryon	  dependence.	  
Higher	  harmonics	  are	  created	  from	  ini7al	  geometry	  deforma7on,	  they	  are	  aﬀected	  	  by	  the	  eﬀect	  of	  QGP	  expansion.	  

13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

14	

STUDY	  TEMPERATURE	
PRL	  104,	  132301(2010)	

TRHIC = 233 ± 24MeV

TLHC = 304 ± 51MeVTLHC	  is	  ~30%	  higher	  than	  TRHIC.	

13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

15	

Measurement	  Direct	  photon	  vn	  Measurement	  of	  π0	  and	  γinc.	  vn	  π0	  v3	  results	  are	  shown.	  
	  	  	  
	  SimulaZon	  of	  decay	  photon	  vn	  from	  π0	  and	  other	  meson(η,	  ω	  etc.)	  η,	  ω	  etc.	  are	  esZmated	  from	  π0	  by	  KET	  and	  Nq	  scaling.	  	  
inc.
BGR
⌫
⌫nn	  ⌫ndir. =R1	  CalculaZon	  of	  direct	  photon	  vn	 R = N inc. /N BG
13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

16	

EsZmaZon	  of	  meson	  v2	
0.2

v2	
0.15

π0	  η	ω	ρ0	  η’	  0.1

0.05

00

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10pT(GeV/c)	

Meson’s	  v2	  are	  esZmated	  from	  π0	  v2	  by	  using	  KET	  and	  Nq	  scaling.	

13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

17	

Check	  to	  be	  consistent	  with	  π±	  v3	  	0-10 %

0.1

0.1

10-20 %

0.1

20-30 %

0.1

30-50 %π0 ν3π± ν30.05

0.05

0.05

E.P.RxN

Au+Au(|η|=1.0-2.8)

sNN=200GeV

000240pT (GeV/c)

0.05

 


0240
pT (GeV/c)

0240pT (GeV/c)

24pT (GeV/c)π0	  v3	  is	  measured	  up	  to	  4.0	  GeV/c	  with	  several	  centrali7es.	  
It	  is	  conﬁrmed	  to	  be	  consistent	  with	  π±	  v3.	  	  Decay	  photon	  vn	  is	  simulated	  from	  π0	  and	  the	  other	  meson	  v3.	
13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

18	

PHENIX	  CNT	  DETECTORS	  IN	  SIDE	  VIEW	• BBC(3.1<|η|<3.8)	  • MPC(3.1<|η|<3.8)	  • RxN(1.0<|η|<2.8)	  Event	  are	  classiﬁed	  by	  these	  detectors.	  
Event	  Plane	  are	  measured	  by	  these	  detectors.	

13/09/21	

JPS	  Kochi	  2013	

19	

Event	  Plane	  calculaZon	

2nd	  Event	  Plane	  correlaZon	
RxN(In)S&N	  RxN(Out)S&N	  RxN(In+Out)S&N	

13/09/21	 Centrality[%]	

ReacZon	  Plane	  detector(RxN)	  Inner	  	  :	  1.5	  <	  |η|	  <	  2.8	  Outer	  :	  1.0	  <	  |η|	  <	  1.5	  2nd	  Event	  Plane	  resoluZon	

Res{Ψn}	

<cos{n(Ψn,A-­‐Ψn,B)}>	

Event	  Plane	  is	  calculated	  by	  three	  steps.	  
1.	  gain	  correcZon	  2.	  re-­‐centering	  3.	  ﬂacening	  JPS	  Kochi	  2013	

RxN(In)S+N	  RxN(Out)S+N	  RxN(In+Out)S+N	
Centrality[%]	

20