ハードプローブの最先端	
鳥井 久行 (東大CNS)	  Heavy	  Ion	  Café/Pub	  合同研究会	  「QCD物質の最先端」 at	  名古屋大学	
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1. 実験サマリー	  Contents	

– 驚くべきことに、今QMで全ての実験結果が統一の見解を出してきた。実験結果サマリーを兼ねて。	  
– ジェット測定の実験的困難。本当は大変。	  

2. クエンチングの仕組み	  – pQCDの破綻危機？	  

3. パートン同定が鍵となるか？	  
– クォークかグルーオンか？	  
– リッジはﬂuctuaAonなんかじゃない(by	  STAR)？	  
– QGPの再加熱は見えている？	  

4. low-­‐pTハドロンRAAの謎	  –Photon	  v2について、	  2	

1. 実験サマリー	  Contents	

– 驚くべきことに、今QMで全ての実験結果が統一の見解を出してきた。実験結果サマリーを兼ねて。	  
– ジェット測定の実験的困難。本当は大変。	  

2. クエンチングの仕組み	  – pQCDの破綻危機？	  

3. パートン同定が鍵となるか？	  
– クォークかグルーオンか？	  
– リッジはﬂuctuaAonなんかじゃない(by	  STAR)？	  
– QGPの再加熱は見えている？	  

4. low-­‐pTハドロンRAAの謎	  –Photon	  v2について、	  3	

実験サマリー：Single	  ParAcle	

• Direct	  photon,	  Z0はクエンチしていない (CMS)	  – Ncoll	  scalingが正しい。	  

• 8GeV/c(LHC)以上から上昇 (CMS/ALICE/ATLAS)	  – RAA(100GeV/c)	  =	  ~0.5、後述するJet	  RAAと同じ	  4	

実験サマリー:IdenAﬁed	  Hadron	Purschke,	  PHENIX,	  QM11	  • RHICとLHCで8GeV/c以上では同じ	  – 温度、密度への依存性は少ない	  • 8GeV/c(LHC)以上でRAAは粒子種非依存（LHCで初）	  5	• 2GeV/cのピークは大きく違う。（最後の方でコメントします）	  実験サマリー：γ-­‐hadron	  or	  jet-­‐hadron	  • FragmentaAon	  FuncAonの測定	  • Away-­‐sideハドロンの収量DAA=0.5	  – Jet	  RAAと同じ	  6	  実験サマリー：Single	  Jet	  RAA/RCP	• RAA＝0.5	  • Cu+Cu@RHIC	  と Pb+Pb@LHCで同じ＝温度、密度への依存性は少ない	  7	

実験サマリー：Single	  Jet	  Shape	• ジェット（ハードコア）内の構造は変化なし:	  p+p	  =	  A+Au	  • 縦、横方向共に。	  
• まるで真空中(p+p)で破砕化しているかのよう。	  

8	実験サマリー：Dijet	  Energy	• ジェットのバランスは大きく崩れる。	  
• パートンのエネルギーロス	  9	

実験サマリー：Dijet	  Angle	

No	  Stronger	  angular	  deﬂecAon!!!ソフトグルーオン	

10	ジェット測定の実験的困難	
• バックグラウンド粒子＝1GeV/個 x	  600(RHIC)/1600(LHC)個(central)	  • R<0.4の範囲内に40GeV(RHIC)	  or	  100GeV(LHC)のバックグラウンド	  	  Transverse	  Energy	  	  Rapidity	  Distribu.on	  Nch	  ••当然バックグラウンドよりも小さいジェットは測定が困難。バックグラウンドのﬂuctuaAonの補正が重要。	  Leading	  Hadronは見つけやすい。	  
失われたエネルギー(数十GeVがR>0.8の範囲)はバックグラウンドに埋れている	  バックグラウンドと失われたエネルギー、全て（荷電のみ）を用いて、エネルギーバランスがどう変化するかを調べる。	
11	

12	

13	

失われたエネルギーへ何処へ？	  

••CMS	  
ジェットバランス平均=0.2	  •残り40GeVが失われたことになる。	  

– Leading	  Jet	  :	  120GeV	  – Second	  Jet	  :	  平均 80GeV	  – 20GeVはR>0.8の外側に0.5-­‐1.0GeV/cのハドロン	  – 10GeVはR>0.8の外側に1-­‐8GeV/cのハドロン	  – 10GeVはR<0.8の内側に<8GeV/cのハドロン	  • STAR	  • ジェットハドロン相関	  – Leading	  Jet	  :	  10GeV-­‐20GeV	  – Hadoron	  :	  <10GeV	  • 幅	  – >4GeVでR<0.3	  :	  p+p	  =	  A+A	  – <4GeVでR=0.8(A+A)	   14	What	  did	  we	  learn	  from	  Jet?	
ジェットハードコア内の分布	  E1	A+A	  =	  p+p	  E2	e2	 e1	Energy	  Lossは角度を変えない	Lesson1:	  エネルギー減衰：収量減衰 ： e1<E1	  and	  e2<E2,	  thus	  E1≠E2	  	  	  	  ジェットもハドロンも0.5のRAA	  目新しくはない	  	  	  	  	  	  	  Single	  Hadron	  (~100GeV/c)	  (ALICE,CMS)	  RHIC/LHCでの変化は無い	  	  	  	  	  	  	  Single	  Jet	  (ATLAS,	  PHENIX)	  ハードとソフトの境目~8GeV		  	  	  光子やジェットタグハドロン (PHENIX/STAR/ALICE)	  	  	  	  ダイジェットエネルギーはバランスしていない。(CMS/ATLAS)	  Lesson2:	  ジェットの方向に影響を与えない :	  e1//E1	  and	  e2//E2	   ハードなグルーオン放射	  	  	  No	  angle	  deﬂecAon	  (CMS,	  ATLAS)	  を含むpQCD描像は間違い。	
Lesson3:	  真空中と同じようにフラグメントする。(pT>8GeV/c@LHC)	  	  	  	  No	  change	  in	  lateral	  and	  longitudinal	  shape	  (ATLAS/CMS)	   破砕化は外で	
Lesson４:	  失われたエネルギーは外側へ(R>0.8)	  再加熱？マッハコーン？	
15		  	  	  <8GeVでソフト粒子生成(CMS/STAR)	  1. 実験サマリー	  Contents	

– 驚くべきことに、今QMで全ての実験結果が統一の見解を出してきた。実験結果サマリーを兼ねて。	  
– ジェット測定の実験的困難。本当は大変。	  

2. クエンチングの仕組み	  – pQCDの破綻危機？	  

3. パートン同定が鍵となるか？	  
– クォークかグルーオンか？	  
– リッジはﬂuctuaAonなんかじゃない(by	  STAR)？	  
– QGPの再加熱は見えている？	  

4. low-­‐pTハドロンRAAの謎	  –Photon	  v2について、	  16	

エネルギー減衰モデル	
• 様々なモデル	  – 平均自由行程<-­‐>Lとの関係の違い:	  thin	  or	  thick?	  
– collisional	  energy	  loss	  を含めるか？MCへの組み込み。	  

• RadiaAve	  energy	  loss	  – MulAple	  soj	  scakering	  • BDMPS	  (LPM)	  or	  AMY	  – Few	  hard	  scakering	  • DGLV,	  Higher-­‐twist	  framwork	  • Collisional	  energy	  loss	  – Full	  calculaAon	  including	  the	  running	  of	  alpha_S	  • RadiaAve	  or	  collisional	  energy	  loss	  – 今QMでも片方だけで実験を説明するトークあり。	  
– 多分両方取り入れて比較していくのが正しいのでは？	  

17	

QM2006(Shanhai)	  by	  A.	  Majumder	18	距離依存性(path	  length	  dependence)	  WAH	  and	  M	  Gyulassy,	  arXiv:1104.4958	  – 距離依存が大きい効果？	  
19	  pQCDの危機	

Slide	  from	  T.Renk	  at	  QM	20	

pQCDの危機	  v2	  data	  favors	  dE/dx	  ~	  l3	  (like	  AdS/CFT)	  v2	  explained	  by	  	  cubic	  path	  length	  	  dependence	  	  (like	  AdS/CFT)	  v2	  not	  explained	  	  by	  pQCD	  	  (even	  with	  	  ﬂuctua.ons	  &	  	  satura.on)	  AdS/CFT	  pQCD	  PRL	  105,	  142301	  pQCD	  Theory	  calculaAons:	  Wicks	  et	  al.,	  NPA784,	  426	  Marquet,	  Renk,	  PLB685,	  270	  Drees,	  Feng,	  Jia,	  PRC71,	  034909	  Jia,	  Wei,	  arXiv:1005.0645	  	  AdS/CFT	  RAA	  explained	  by	  both	  models	  Plenary:	  	  M.	  Purschke	  (R_AA)	  Wen	  Parallel:	  	  N.	  Grau	  (gamma-­‐hadron,	  jets)	  Tue	  Parallel:	  	  D.	  Sharma	  (light	  vector	  mesons)	  21	  Mon	  Poster:	  	  M.	  Tannenbaum	  (E	  loss	  RHIC	  vs.	  LHC)	  pQCD危機回避？	

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結論にはまだ早い	

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1. 実験サマリー	  Contents	

– 驚くべきことに、今QMで全ての実験結果が統一の見解を出してきた。実験結果サマリーを兼ねて。	  
– ジェット測定の実験的困難。本当は大変。	  

2. クエンチングの仕組み	  – pQCDの破綻危機？	  

3. パートン同定が鍵となるか？	  
– クォークかグルーオンか？	  
– リッジはﬂuctuaAonなんかじゃない(by	  STAR)？	  
– QGPの再加熱は見えている？	  

4. low-­‐pTハドロンRAAの謎	  –Photon	  v2について、	  24	

パートンIDが解決への糸口？	  
π±	  trigger	  – Quark:30%	  – Gluon:70%	  • Large	  jet-­‐like	  cone,• Small	  ridge	  Gluon	  	  contribuAon	  factor	  (P±+K±)	  trigger	  	  Albino	  et	  al.	  
NPB	  725	  (2005)	  181	  – Quark:<10%	  – Gluon:>90%	  pT	  • Smaller	  cone	  • Large	  ridge	  Au+Au	  4	  <	  pT,trigger	  <	  6	  GeV/c	  pt,assoc.	  >	  1.5	  GeV/c	  25	  グルーオンがリッジの元？(by	  STAR)	  |Δη|<1.0	  Trigger:	  π±	  (P±+K±)	  Charged	  h	  Consistent	  with	  previous	  results	  –	  but	  that	  is	  a	  funcAon	  of	  projecAon	  range!	  
Does	  not	  reveal	  enAre	  structure	  Au+Au	  4	  <	  pT,trigger	  <	  6	  GeV/c	  pt,assoc.	  >	  1.5	  GeV/c	  |Δφ|<0.73	  Δη reveals	  rich	  trigger	  PID	  dependent	  structure:	  Higher	  jet-­‐like	  amplitude	  for	  pions	  Ridge	  predominantly	  contributed	  by	  non-­‐pion-­‐triggered	  events	  リッジというより失われたエネル
ギーがR>0.8に表れている、と見26	  るべき。(by	  Hisa	  Torii)	

リッジは|Δη|<5まで広い	

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直接光子tagged-­‐クォークジェット	••

クォーク or	  グルーオンの違いは統計的な有利で明らかではない。	  
• 直接光子のAway-­‐side	  クォーク:90%	  • Pi0のAway-­‐side	  グルーオン:70%(?)	  従来の測定を失われたエネルギーが現れる領域で測定。	  
– HBT	  radius,	  chemical	  temperature	  by	  parAcle	  raAo,	  	  thermal	  photon	  – Leading	  Jet	  axis、direct	  photon	  axisからの角度依存性	  	  28	

1. 実験サマリー	  Contents	

– 驚くべきことに、今QMで全ての実験結果が統一の見解を出してきた。実験結果サマリーを兼ねて。	  
– ジェット測定の実験的困難。本当は大変。	  

2. クエンチングの仕組み	  – pQCDの破綻危機？	  

3. パートン同定が鍵となるか？	  
– クォークかグルーオンか？	  
– リッジはﬂuctuaAonなんかじゃない(by	  STAR)？	  
– QGPの再加熱は見えている？	  

4. low-­‐pTハドロンRAAの謎	  –Photon	  v2について、	  29	

Low-­‐pT	  RAAの謎	  	  reacAon	  plane	  dependent	  RAA	  Talk:	  A	  Dobrin	  RAA (ϕ ) = RAA (1 + 2v2 cos(2ϕ ))30	  All	  you	  want	  is	  on	  your	  head!!!	

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Direct	  Photon	  Excess	  in	  Au+Au	  yield	  NLO	  Vogelsang	  p+p	  √sNN	  =	  200	  GeV	  • Direct	  photon	  excess	  above	  p
Au+Au	  +p	  spectrum	  min.	  bias	  • ExponenAal	  (consistent	  with	  thermal)	  • Inverse	  slope	  =	  220	  ±	  20	  MeV	  • Ti	  from	  hydro	  PRL	  104,	  132301	  (2010)	  – 300	  .	  .	  .	  600	  MeV	  – Depending	  on	  thermalizaAon	  Ame	  32	  Direct	  Photon	  v2	  Au+Au@200	  GeV	  minimum	  bias	  direct	  photon	  v2	  large	  (~15	  %)	  at	  pT	  =2.5	  GeV	   v2	  	  0	  where	  prompt	  photons	  dominate	  Direct	  photon	  v2	  preliminary	  熱光子放射v2はハドロンv2と同じ程度⇒系発展の後半で放射	  同様の解析をJet軸angle依存で？再加熱への道筋？	
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