RIHC-PHENIX実験におけるシリコン崩壊点検出器(VTX)を用いた方位角異方性測定
2012/07/30	  Hiroshi	  Nakagomi	  	12/07/30	

宇宙史実習	1	

QGP（クォーク・グルーオン・TQ"TUb"Rプラズマ）✓¸

QGP・・・ビッグバン直後に存在していたとされ、ハドロンを構成せず、クォークやグルーオンが単体で存在できる状態	¸¢J
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ハドロンを狭い空間に多重発生させ、高温・高密度にする	

TQ"TUb"Rd
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6
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三明＠原子核物理特論

高エネルギー原子核・原子核衝突実験	
12/07/30	

  2	   宇宙史実習	

RHIC - PHENIX
本研究で使用した検出器;BBC,VTX	  	PHENIX実験の検出器	  2011

PHENIX Detector
PbSc

PC3
PC2

PC3
TEC

CentralMagnetPbSc

RICHPbSc

RICH
PbGl

BB
MPC VTX
PC1

PbSc

PC1

7.9 m = 26 ft

BBCTOF-W

12/07/30	

PbSc

DCDC

米国ブルックへヴェン国立研究所	  重イオン衝突型加速器RHIC	  	  (Rela<vis<c	  Heavy	  Ion	  Collider)	  	  	  	  -­‐周長3.8km	  	  	  	  -­‐	  200GeV金＋金	  	  	  	  -­‐500GeV鉛＋鉛など	

PbSc

PbGl

AerogelTOF-E

Beam View

West
RPC3

宇宙史実習	South

Central Magnet

M
uon

East

uo
M

nt
nega
3	  M

RP

方位角異方性高エネルギー原子核・原子核衝突では、	  衝突関与部から生成される粒子は集団的膨張運動(Flow)をする。	  
非中心衝突の場合、衝突関与部はアーモンド状の形をする。生成される粒子は内部で何回か衝突して放出する為、アーモンド形の	  短軸方向に多く粒子が放出する。	  
Flowの方位角異方性という	反応平面	放出粒子分布を反応平面を基準にフーリエ級数展開する	

dN= N 0 (1+ # 2vn cos(n(! ! " n )))d(! ! " n )12/07/30	

vn =< cos(n(! ! " n )) > （異方性）	
宇宙史実習	

4	目的	  2011年に新たに導入されたシリコン崩壊点検出器（VTX）のを用いて反応平面と角度分解能の測定をする。また、荷電粒子のv2測定を広いη領域で行う。	  
PHENIX検出器	

VTX	  が覆っているη領域	

-­‐3.9	

12/07/30	

宇宙史実習	-­‐3.1	-­‐1.2	 -­‐0.35	 0.35	 1.2	BBC	  North	

central	  arms	

BBC	  	  South	

VTX	

3.1	

Central	  arms	  Δη=0.7	  BBC	  North	  Δη=0.8	  BBC	  South	  Δη=0.8	  VTX	  	  Δη=2.4	

3.9	5	

η	

解析方法・本研究では反応平面法を使用しv2を測定	  	  	  	  	  	  	  	  反応平面法		  	  	・反応平面・・・原子核と原子核の中心を結んだインパクトパラメータとビーム軸から作られる平面	
φ;放出粒子の方位角	
反応平面	< cos2(! ! " 2 (A)) >・	
v2 =" (A) Ψ2(A);検出器Aで測定された反応平面	

σ(A);検出器Aの反応平面分解能	
12/07/30	

宇宙史実習	

6	

反応平面測定方法
各イベントで放出した荷電粒子の放出方向の平均	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  (クラスターの座標から計算)	

y(xi , yi )!iN!2x	Ncos(n!i )sin(n!i )Qnx = !
Qny = !
i Nclusters
i Nclusters
Qny! n = tan ( ) / n 反応平面	
Qnx"1plane with the elliptic moment(n=2)

反応平面分解能AA2

反応平面分解能の導出方法	

true
2! = cos2(! " ! )反応平面分解能	
検出器Aで測定された反応平面と	  真の反応平面とのずれ、値が1に	  近い程分解能が良い	
12/07/30	

trueB
cos2(! 2A "! 2B ) = cos2(! 2A "! true"(!
"!
222 ))
Btrue= cos2(! 2A "! true)cos2(!
"!
222 )
A

B

= ! # ! AとBの反応平面	  宇宙史実習	

分解能の積	

7	VTXの反応平面分解能

Δη=2	 使用しない	

VTX	  South	layer3	
layer2	
layer1	layer0	

VTX検出器の反応平面分解能測定方法	

VTXをΔη=2の間を取り、分割。	  
・South	  side	  	  → !VTX(South)
測定 	  2・North	  side	  	  →	  !	  	  VTX(North)2	  	  	  	  	  	  	  	  測定	  →相関の式に代入	

BBC	  South	

cos2(! 2A " ! 2B ) = ! A # ! B
Aに対応;	  	  ・VTX	  South,	  ・MPC	  South,	  ・BBC	  South	

Bに対応;	  	  ・VTX	  South,	  ・MPC	  South,	  ・BBC	  South	

従来の反応平面測定に使用して来た検出器と同等の分解能	

VTXも反応平面測定に	  12/07/30	
使用可能！！	

Z0	BBC	  North	<cos2(Ψ2A-­‐Ψ2B)	  >	検出器Aと検出器Bの相関	

VTX	  North	  	中心衝突	
宇宙史実習	

centrality	  [%]	周辺衝突	
8	VTXを用いたv2横運動量依存性測定
ü VTXを平面にしたv2とBBCを平面にしたv2を比較	
track;	  φ	< cos2(! ! " 2 (VTX,BBC))>v2 =" (VTX,BBC) 反応平面	  track;|η|<0.35	

CNT	

VTX	  South	;VTX,BBC	

v2	
0.5
0.4
0.3

VTX	  North	  	 0.2

SVX_S
SVX_N
SVX_SN
BBC_S
BBC_N
BBC_SN

Centrality	  30-­‐40%	

0.1

ZBBC	  South	0	BBC	  North	 -0.1

SVXの平面を使用して測定したv2はBBCを平面としたv2と一致	

12/07/30	

0-0.2
00.5

1

1.5

2

2.5

3pt(GeV/c)	
宇宙史実習	

9	VTXを用いたv2η依存性測定
ü BBCを平面にして、VTX全体で測られるtrackを使用してv2のη依存性を測定	
track;	  φ	0.5< cos2(! ! " 2 (BBC))>
v2 =
0.4" (BBC) 反応平面;BBC	

track;|η|<1.5	

v2	
BBC_S

0<pt<1	  [GeV]	

BBC_N
BBC_SN

0.3

VTX	

0.20.1ZBBC	  South	0	BBC	  North	 -0.1

V2のη依存性はﬂatな分布	12/07/30	

0-0.2
-1.5

-1-0.5

00.5

11.5

η	
宇宙史実習	

10	

まとめ展望+,-./0,-1234,56-12• VTXの分解能は従来と同等の分解能を示している。	  
-­‐VTXで反応平面を測定し、異方性測定に使用可能	  • v2のη依存性はフラットになった。	  
-­‐PHOBOS実験で測定されたv２依存性と違う	) $%(#$%$'• PHOBOSで測定されたv2依存性と比較	  • v3でも同様にη依存性を測定	  #%*#(%*!#!($(#d$%$&$%$"$%$#

0#&123#&'(!)4-+-5./
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12/07/30	

宇宙史実習	!"

!#$#"

d11	
(v2 (η))FIG. 5: Elliptic flow as a function of pseudorapidityfrom 200-GeV Au+Au collisions for the three centrality binsシリコン崩壊点検出器VTX	
• cクォークとbクォークの識別	  • アクセプタンスが広いため高次2.3 シリコン崩壊点検出器 41の平面まで測定可能	  昨年導入された新しい検出器	  • 内側2層はピクセル型	  • 外側２層がストリップ	  • 衝突点最近傍に設置	

R3=10.0 cm
R2=5.0cm
R4=14.0 cmBeam Pipe

Pixel Layer1
Pixel Layer2
Strip Layer1

R1=2.5 cm

Strip Layer2
12/07/30	

φ11 cm 19 cm

宇宙史実習	Z12