宇宙史拠点実習2013 最終報告会

9/27(Fri.)ALICEにおける full-jet測定(p-Pb,5.02TeV)

高エネルギー原子核実験グループM1 細川 律也

LHC・ALICE実験●

LHC・・・
・欧州原子核研究機構(CERN)の所有する、周長27kmもの大型加速器
・～２０１４年9月まで設備増強のためにロングシャットダウン中。実験再開後には本来の性能であるp-p 14TeV,Pb-Pb 5.5TeVでの実験が予定されている●

ALICE実験・・・・LHCの中でも、高エネルギー重イオン衝突に特化した実験・重イオン衝突によって生成されるQGPの物理的機構の解明を目指している

ALICE 検出器構成
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V0・・・反応平面の決定,中心衝突度の決定,トリガー形成など
ITS (Inner Tracking System)・・・荷電粒子の通過位置・粒子数・衝突点の測定など
TPC (Time Projection Chamber)・・・荷電粒子の飛跡再構
成、運動量測定、粒子識別 などEMCAL (Electromagnetic Calorimeter)・・・光子および電子の識別、エネルギーを測定
Others ...

（図：ALICE 日本グループHPより）

ALICE EMCAL●●●

鉛の吸収体とシンチレータを交互に並べた、７７層の積層構造を持つサンプリング型電磁カロリメータ
アクセプタンス・・・−0.7 < η < 0.7, 1.4 < φ < π[rad]高運動量ハドロン束＝ジェットの測定にも有効

ALICE EMCAL

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電磁カロリメータ１つをモジュールと呼ぶモジュールからは光ファイバーを通してAPDによって読み出しを行う。一つのモジュールは4つのAPDによって読み出され、1つのAPDが担う部分をcellと呼ぶ。
モジュールを12個1列に並べたものをストリップモジュールと呼び、さらにこれを２４個並べたものをスーパーモジュールと呼ぶ。
全体で,10個のスーパーモジュールと2つの1/3サイズのスーパーモジュー
ルによって構成されている。

Jet
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Jet・・・衝突時に放出される、高いエネルギーを持った粒子のまとまり
衝突時、パートン同士が大きな運動量移行を伴う2体散乱を起こし、散乱後に発生した高運動量のパートンはハドロンへと破砕。高運動量粒子の束になる
Jetは散乱したパートン方向を中心に形成される

今回は荷電粒子を検出する
ITS・TPCに加え、EMCALのクラスター情報を元にcharged+neutralのjetを再構成した

Event selection,cut,
jet reconstruction algorithm●

Data set: LHC13b, LHC13d●

Vertex cut: |vertex z| < 10 cm●

Hybrid track cut●

Cluster-Track matching : |ΔΦ| < 0.03 , |Δη| < 0.015●

Jer reconstruction algorithm
anti-kt algorithm

Vertex Cut|VertexZ|<10 [cm]Hybrid track cut●

ITS内のSPDが冷却系の問題のために一部動作不良となっている。 一様なtrack efficiencyを得るためにHybrid track cutを用いた。

hybrid track
global trackcomplementary track

ΦCharged track distribution

ηp-Pbの非対称な衝突のため、η分布に偏りが見られる。

Φη

Cluster-Track matching●●

TPCで検出した粒子のトラックをEMCalの位置まで延長し、最も位置のずれが少ないClusterとマッチングさせる。
今回は、charged によるクラスターを除いて、neutralによるクラスターを特定するために行う。

ΔηΔΦ

Cluster-Track matching

Pt●|ΔΦ| > 0.03 , |Δη| > 0.015であるクラスターをジェット再構成に用いる。

Ptfull Jet Pt spectrum●

Jet reconstruction
algorithm・・・anti-kt algorithm
Minimum bias●●

Minimum bias (kAnyINT)
V0A,V0C,SPDのどれかにヒットがあったEventを検出する

kEMCEJE

KEMCEJE(EMCAL jet trigger)
1 cluster Energy > 10 [GeV]Pt

Cone radius dependence

Anti-kt algorithm におけるパラメータR

R=0.4 (Minimum bias)
R=0.2 (Minimum bias)

Pt

Background subtructedspectrum●

バックグラウンドのエネルギー密度は
ρ= median ( P t , jet / Area jet )と定義される。バックグラ
ウンドを差し引いたjetのPtは、
P t , jet = P rect , jet − ρ∗ Area jetOther activity
Works for DCal
● DCAL・・・Di-Jet測定のために既存のEMCALの反対側に設置する予定の電磁カロリメータ。
●P２でDCALへのFEEボード・LEDボードの取り付け、およびテストを行った。

Works for DCal
● ボードの取り付け作業

Works for DCAL●

テスト用の配線Works for DCAL●

ペデスタルの確認●

LEDを用いた読み出しテスト

まとめと今後の課題
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EMCALを用いてfull jetを再構成した
Raw jet spectrum ,コーン半径によるジェット収量の違い、Backgroundを除いたPt分布などを見ることができた。
実際の現場での仕事に携わることができた。
統計が足りず、出せなかったデータもあるため引き続き解析する。
Modification Factorとジェットptとの関係など、今回の実習を足がかりに、より物理に迫る解析を行っていきたい。

BackupALICE detectors
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ITS (Inner Tracking System)：3種類のシリコン検出器SPD,SSD,SDD から構成されている。アクセプタンスは−1.75 < η < 1.75、0 < φ < 2π[rad]TPC (Time Projection Chamber)：ITS の外側を覆っているワイヤーチェンバー
アクセプタンスは −0.9 < η < 0.9、0 < φ < 2π[rad]EMCAL (Electromagnetic Calorimeter)：各々７７層からなる鉛の吸収体とシンチレータによる発光部をもつ、サンプリング型電磁カロリメータ。アクセプタンスは−0.7 < η < 0.7、1.4 < φ < π[rad]V0: 8つのセグメントに分かれたシンチレータ検出器。フォワード領域の A-sideにV0A、C-sideにV0C の2つが設置されている。アクセプタンスは、V0A が 2.8 < η<5.1、V0C が −3.7 < η < −1.7

Others :TOF (Time-of-Flight)、TRD (Transition Radiation Detector)、PHOS(PHOton Spectrometer)、HMPID, Muon trigger, Muon tracking/ID ...

Run number●●

LHC13b:195344, 195346, 195351, 195389,195390, 195391, 195478, 95479,195481,195482, 195483.
LHC13d:195681,195682,195720,195721,195722,195723,195724,195725,195726,1957
27,195760,195761,195765,195767,195783,195787,195826,195827,195829,195830,195831,195867,195869,195871,195872,1958
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Coordinate system of ALICE

1y = ln2

ラピディティ
E+Pz
1y = ln2 E −P z
P =P z cosθ

高運動量の条件下で E≃ P
よって擬ラピディティとしてy ≈−ln tanθ=η2Anti-kt algorithm●●●

すべての粒子のペアに以下の式で与えられる距
離で重み付けされた値を計算する

ビームと粒子iの距離を計算する
dijとdiBを比べ、dijが小さければ粒子i,jの4元運動量をエネルギーの重みで足し合わせて一つの粒子とする。diBが小さければ粒子iをジェットとして終了する。以上をすべての粒子がなくなるまで繰り返す