電磁プローブ・重フレーバ・ジェットの実験的まとめ
関畑 大貴(東大CNS)
post QM2019
2019/12/22, Sun

Parallel session overview

https://indico.cern.ch/event/792436/
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

2Jet• TeV領域のジェット抑制• 電弱ボソン-ジェット相関• ジェットの内部構造• Dead-cone効果の初測定

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

3ジェット抑制
Physics Letters B 790 (2019) 108–128• ~TeV領域までジェットが抑制されていることを初測定した。
• ここまでジェットエネルギーが大きいとunderlying eventと容易に区別可能
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

4ジェット抑制 + 電弱ボソンγ/Z• 初期の硬散乱の運動学を光子でコントロール• エネルギー損失量の絶対値を決定• 粒子多重度が高くなるにつれて<xjγ>が左へシフト
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

Phys. Lett. B 785 (2018) 145

ジェットの形状

どのような運動量の粒子がジェット軸からどれだけ離れた場所に分布しているかを表す量

Inclusive jets

γ-jetsPhys. Rev. Lett. 122 (2019) 152001• 中心衝突では、ソフトな粒子は大角度に分布する。
• γ-jetをタグすることでLHCエネルギー領域ではクォーク起源ジェットが多いサンプルを選択。
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

6大きな半径のジェットRAA : 半径走査
R=1.0
32

9

R=0.2

失ったエネルギーの回復
vs.
大半径ジェットのエネルギー損失

CMS PAS HIN-18-014• R=1.0までのジェットを初測定• 大きなコーン半径では、エネルギーが回復している？
• 数多ある理論モデルへの強力な制限
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

7ジェットの内部構造 : grooming

大きなジェット内部で大角度にいるソフトな粒子を取り除き、パートンシャ
ワー初期の2つの硬成分(sub jets)に分ける
運動量バランス : zg =$%&$%' ($%&sub jet間のη-φ面内距離 : Rg
22.Dec.2019

バランスした大角度subjetの抑制

Daiki Sekihata

小角度sub jetの増大

8ジェットの内部構造 : 分離スケール• SSJ : single sub jet ( )*+ = 0)
• 内部構造をもつジェットの方がより強く抑制される• SSJ以外、 )*+依存性はない。

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

9D0-ジェットを使用したdead-cone効果の初測定
PHYSICAL REVIEW D 99, 074027 (2019)• Dead-cone効果の初測定• Eradiatorが大きいと、小角度に分離されるsub jetの量が減少-θ< Mq/Eqによる

θ< Mq/Eqでの放射抑制
Dead-cone効果 :重クォークはグルーオンを進行方向に放射しにくい
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

10

D0-ジェットを使用したcの拡散(radial profile)• D中間子の低横運動量領域では、rが大きいところに広く分布する。
• QGP中でのチャームのエネ
ルギー損失と拡散の理論モデ
ルへの制限

r=322
Δφ2jD +ΔηjD

90D 601

arXiv:1911.01461
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

11

Jetの小まとめ• ~TeV領域までジェット抑制• 単なるRAAだけでなく電弱ボソンでタグしたり、その内部構造に注目• 半径走査 : 大きな半径のジェットの損失エネルギーの回復?
• 太いジェットをグルーミングすることによってDead-cone効果初測定• 複雑な内部構造をもつジェットの方が強く抑制される

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

12

HF• エネルギー損失• フロー• ストレンジネスの有無• バリオン対メソン比• 小さい系• X(3872) (=χC1(3872))

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

13

21.8

ALICE Preliminary0−10% Pb−Pb, s NN = 5.02 TeV
0++Prompt D , D , D* average, |y |<0.5
BAMPS el.+rad.

BAMPS el.

1.6

POWLANG HTLPHSD

1.4

LIDO

Catania

TAMU

MC@sHQ+EPOS2• チャームクォークのエネルギー損失と初期効果に対する制限• 全チャーム断面積へも制限
prompt2.2• pT=0までのD中間子達を初測定/ R AAR AA

HF : D中間子のエネルギー損失

1

pp reference
Filled markers: measured
Open markers: p -extrapolated

0.8

D0 meson

ALICE Preliminary

Pb-Pb, s NN = 5.02 TeV

2.50-10%, |y |<0.5

R AA

non-prompt

1.2

3.0

2.0T0.61.50.4
1.00.20
ALI−PREL−320238

1100.5102p (GeV/c )5T

ALI−PREL−332624

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

Data

TAMU 0-20%

CUJET3

MC@sHQ+EPOS2 el.

LGR

MC@sHQ+EPOS2 el.+rad.+gluon damping

1015

20p (GeV/c)
T

14

HF : エネルギー損失のフレーバ依存性
Phys. Rev. Lett. 123 (2019) 022001
PRL 119 (2017) 152301• 低横運動量:
RAA(b) ~ RAA(c) > RAA(light)• 中間横運動量:
RAA(b) > RAA(c) ~ RAA(light)

22.Dec.2019

Daiki Sekihata15

HF : チャームハドロンのフロー
PbPb 0.58 nb-1 (5.02 TeV)CMS Preliminary
0.2

00Prompt D + D , |y| < 10.25

0.2

0.2

0.15

0.15

Syst.

v20.15v20.250.1

v2

0.25

0.1

0.05

0.05

0000.15-0.05
10200-10%3040p (GeV/c)

50

60
0.15

T

20

10-30%

30
40p (GeV/c)

50

60
0.15

T0.05

v30.05v30.05v3

0.1

0-0.05

-0.05

-0.1

-0.1

-0.1

30
40p (GeV/c)
T

50

60

10203040p (GeV/c)
T

20503040p (GeV/c)50603040p (GeV/c)

5060

T0-0.05201030-50%0.1

10Syst.

-0.05
100.1

000.1

0.05-0.05

0Prompt D + D , 1 < |y| < 260

1020

T

CMS-PAS-HIN-19-008• ATLASでもHF→μを広い運動量領域で測定した• Prompt D0のvnもpT=2 GeV/cまで測定した
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

16

HF : ビューティハドロンのフロー• LHCとRHICともにopen bクォークのnon-zero v2を観測した。
• PHENIXでも1.1σの優位度• STARでも同様
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

17

Quarkonia : Υ(nS)のフロー初測定
PbPb 1.7 nb-1 (5.02 TeV)µµ50000

pTµµCMS< 50 GeVpµ > 3.5 GeVPreliminary|y | < 2.4µ0.1

TµCentrality 10-30%¡ (1S)¡ (2S)

0-0.10.15v 2(U (1S)) = 0.005 ± 0.016

0.1-0.15v 2(U (2S)) = -0.170 ± 0.155

0.05vS+B
2

Preliminary

-0.05

10000

-0.05
-0.1-0.15
91011mµ +µ - (GeV)12130-1010-30

30-50

50-90

10-90

Centrality (%)

v 2(U (3S)) = -0.664 ± 1.345

022.Dec.2019p¡ < 50 GeV

0.05

20000

8|y| < 2.4Tv ¡2Counts|h | < 2.430000

CMST

p > 3.5 GeV40000PbPb 1.7 nb-1 (5.02 TeV)

0.15

14

• J/psi v2 ~ 0.07
• Υ(1S)のv2=0• Υ(2S)のv2=0
Daiki Sekihata

arXiv:1907.03169

18

(D+s/D0)PbPb / (D+s/D0)pp

HF : DS+/D0比
32.5

ALICE Preliminary

AA衝突ではppと比較して• ストレンジネスの増加と• sとcとの融合によってDS+/D0比は増加すると期待|y |<0.5

0−10% Pb−Pb, s NN = 5.02 TeV

21.5
1TAMU

0.5

Catania frag+coal
PHSD

1
ALI−PREL−320294

22.Dec.2019

10p T (GeV/c )Daiki Sekihata

19

L+c / D0

HF : Λc+/D0比• チャームクォークの融合によって、バリオン対メソン比の増加

1.2ALICE PreliminarysNN = 5.02 TeV, |y | < 0.5

10 -10% Pb-Pb
30 -50% Pb-Pb• 4 < pT < 8 GeV/cでppでの比よりも大きな比を観測した。

pp• 2015年データから粒子多重度依存性と低横運動量へ拡張

0.8(PLB 793 (2019) 212-223)

0.6
0.4
0.2
Open marker: f prompt calc. with p -extrapolated pp reference
T0110p (GeV/ c )T

ALI−PREL−323761

22.Dec.2019

チャームセクターでのバリオン対メソン比増加
Daiki Sekihata

20

HF : 小さな系での重ハドロンのv2pPb 186 nb-1 (8.16 TeV)CMS Preliminary

arXiv:1909.01650

0.3|y |<10KS0

vsub2 {2}0Prompt D0
D from b hadrons

L0.2

CGC (Zhang et al.)lab

Prompt D
Prompt J/ y0
D from B mesons

1.2<|y |<2.4
labPrompt J/ y

0.1

0offline< 250

67185 £ Ntrk
02

34

58p (GeV)T
CMS-PAS-HIN-19-009

高粒子多重度事象(HM)において:• チャームハドロンのv2 > 0• ビューティハドロンのv2 = 0
22.Dec.2019

1Daiki Sekihata

21

0.6

Λ+c / D0

D+s / D0

HF : 小さな系でのDS+/D0比・ΛC+/D0比
ALICE Preliminarypp, s = 13 TeV, |y | < 0.50.5

10.9

ALICE Preliminarypp, s = 13 TeV, |y | < 0.50.8

Multiplicity classes: |η | < 1.0

Multiplicity classes: |η | < 1.0Mult. integrated
Syst. from data
Syst. from B feed-down

0.4

dN ch /d η: [ min − max], mean

0.7

dN ch /d η: [ min − max], mean

[ 1.4 − 7.5], 3.9[ 1.4 − 7.5], 3.9[24.5 − 45.8], 28.1

0.6

[ 8.4 − 24.3], 13.7

Syst. from data

[24.5 − 45.8], 28.1

Syst. from B feed-down

0.3

0.5
0.40.20.30.20.10.1± 3.7% uncertainty on BR not shown± 7.0% uncertainty on multiplicity estimation not shown

005101520± 5.5% uncertainty on BR not shown± 7.0% uncertainty on multiplicity estimation not shown

0025

51015p (GeV/c )2025p (GeV/c )TT

ALI−PREL−336402

ALI−PREL−336418• DS+/D0比 : 誤差の範囲内で変化なし(系統的に高粒子多重度事象で増加?)• ΛC+/D0比 : LMからHMへ顕著に増加
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

22

Quarkonia : X(3872) (=χc1(3872))• Belleで2003年に初測定• CDFとLHCbにより量子数JPC=1++を決定• 未だ内部構造は不明. ∗ 0分子 : X(3872) D0(1875)+D. ∗0(2007)質量が近い-D0­D-compact tetraquark-Hybrid : ccのまわりにuuが回っているような状態

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

23

Quarkonia : X(3872) (=χc1(3872))

RはAA衝突でクォークの融合で、pp衝突と比較して、増加が期待される。
QM19では増加の”ヒント”が観測された。
Run3でのより低い運動量領域と統計量に期待22.Dec.2019

Daiki Sekihata24

HFの小まとめ• D中間子をpT=0 GeV/cまで初測定• prompt D,J/psi, non-prompt D,J/psi, 全構成Bによってエネルギー損失のフレーバ依存性に対してさらに制限• AA衝突では、c/bともにv2>0• 高粒子多重度の小さい系でΛC/D0比が増加 : cと軽クォークとの融合• 高粒子多重度の小さい系では、v2c>0, v2b = 0. ∗ 0分子?
• χC1(3872)をPb-Pb衝突で初測定 : D0­D

22.Dec.2019

Daiki Sekihata25

EM probes• UPC• 高密度領域からの結果HADES• 様々な衝突系での直接光子• ソフトな電子対• 電弱ボソンによるnPDFへの制限

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

26

超周辺衝突での光子光子散乱• 2015年のデータ : Nature Phys 13, 852‒858 (2017)• 2018年のデータ : Phys. Rev. Lett. 123, 052001
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

27

超周辺衝突での光子光子散乱

A1 = 1 − Δϕ88 /π• 信号領域 A1 < 0.01 (back to back)• 59信号事象・12背景事象を観測• σ = 78 13(stat) 7(syst) 3(lumi) nb
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

28電子対測定@HADES at sNN = 2.42 GeV[HADES Collab., Nature Physics 15 (2019) 1040]

HADES• RICH・TOFなどで電子測定に特化• dN/dMee exp(-Mee/T)• 熱的電子対初測定 T = 72 2 MeV
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

29電子対測定@HADES at sNN = 2.42 GeV• Mass, pT sliceしても誤差が小さく、理論モデルを取捨選択するのに最適

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

30様々な系での直接光子• 直接光子のスケーリング-起源はハドロン相に近いところ• 赤丸 : 2014年の新データ(γ→ee)• 過去の全結果と一致• 統計誤差も低減• dNch/dη~10から熱放射の始まりがありそう→周辺衝突の結果に期待
PRL 123, 022301 (2019)

α = 1.25

22.Dec.2019

0.02

Daiki Sekihata31小さい系での電子対 in pp at 13 TeV (B=0.2T)• ソフトな電子対がmee>140MeVで既知ハドロンの和によって説明されない超過成分• 断面積が粒子多重度に対して比例• π0領域(0.4 < pTee GeV/c)とη領域(1 < pTee < 6 GeV/c)では既知ハドロンの和と一致
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

32

Constrains to nPDF with γ/W/Z in pPb collisions
PLB (2019) 135048

PLB 796 (2019) 230• EPPS16への制限

Eur. Phys. J. C (2017) 77:163

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

33

EMの小まとめ• UPCでの光子光子散乱がより確固たるものになった• 高密度領域HADESの電子対不変質量分布よりT=72 2MeV
• 低横運動量電子対(0.14 < mee < 0.6 GeV/c2)のカクテルからの超過成分• PHENIXの様々な系での直接光子のさらなる改善(conversion)• 電弱ボソン測定がnPDF調整(EPPS16)へ大きく貢献

22.Dec.2019

Daiki Sekihata

34

まとめ
• Jet:-~TeV領域までジェット抑制-単なるRAAだけでなく電弱ボソンでタグしたり、その内部構造に注目し、半径走査、2sub-jetsのバランス・距離の違いを研究-太いジェットをグルーミングすることによってDead-cone効果初測定• HF:-D中間子をpT=0 GeV/cまで初測定-prompt D,J/psi, non-prompt D,J/psi, 全構成Bによってエネルギー損失のフレーバ依存性に対してさらに制限• EM:-高粒子多重度の小さい系でΛC/D0比が増加 : cの再結合. ∗ 0分子?
-χC1(3872)をPb-Pb衝突で初測定 : D0­D-UPCでの光子光子散乱がより確固たるものになった-高密度領域HADESの電子対不変質量分布よりT=72 2MeV
-低横運動量電子対(0.14 < mee < 0.6 GeV/c2)のカクテルからの超過成分
22.Dec.2019

Daiki Sekihata35

.

HF : prompt-D0中間子のv2を使用した強磁場探索
0.02-1CMS Preliminary

0.015
0.01

PbPb 0.58 nb (5.02 TeV)

00
Prompt D - D CMS-PAS-HIN-19-008
20-70%, 2.0 < p < 8.0 GeV/c
TSyst.
Fit• 前ページCMSのprompt D0のv2を利用した強磁場探索• 磁場の寿命~0.1 fm/c

Phys. Rev. C 98, 055201 (2018)D v20.005• 初期の硬散乱起源のprompt Dの方位角分布が感度をもつ

0-0.005• 今のところ、0の無矛盾-0.01-0.015-0.02Fit

D v2 = 0.001 ± 0.001 (stat.) ± 0.003 (syst.)

00.5

11.5

2|y|
22.Dec.2019

Daiki Sekihata

37