RHIC実験のまとめと
RHIC衝突ビーム・エネルギー⾛査実験による
AGS・SPSエネルギー領域での再挑戦〜⾼密度領域のQCD相図の理解へ向けて〜

AGS・SPS実験のおさらい
RHIC実験のまとめ
RHIC-BES実験の結果
次へのステップ

TCHoU (QNM) Workshop, RHIC and BES, 24/Mar/2022

筑波⼤学 数理物質系 物理学域
宇宙史研究センター(TCHoU) クォーク・核物質(QNM)
⾼エネルギー原⼦核実験グループ
江⾓ 晋⼀

ShinIchi Esumi, Inst. of Physics, Univ. of Tsukuba, TCHoU

1

E802, E859, E866, E917
experiment

BNL-AGS加速器を⽤いた
固定標的実験

E864 experimentE814, E877
experimentE896 experimentE895, E910 experiment
RHIC-BES2 (FXT)エネルギー領域
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2

NA49, NA61/SHINE experimenthadron with large acc.

WA98 experimentdirect photon

CERN-SPS加速器を⽤いた
固定標的実験

NA60 experimentdi-muonNA45/CERES experimentdi-electron
NA38, NA50, NA51 experimentdi-muon

RHIC-BES2 (COL)
エネルギー領域
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3

CERN-SPS

熱⼒学的凍結温度と半径⽅向膨張“Nu Xu Plot”

⾶⾏時間測定 + チェレンコフ光による粒⼦識別とHBT測定

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PHENIX
BRAHMSSTAR

ALICE (CERN-LHC)
BNL-RHIC加速器
での初期四実験
PHOBOS

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化学的凍結実験結果でみる相図

バリオンのStopping

粒⼦収量・⽐でみる化学的凍結温度（SPSにおけるQGP証拠1）

1.
2.
3.

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直接光⼦でみる初期温度
粒⼦⽐でみる化学的凍結温度（相転移温度）
運動量分布でみる熱⼒学的凍結温度

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ストレンジネスの増⼤（SPSにおけるQGP証拠2）

K/pi hornは、相転移か？

u,d,s クォーク質量
QGP相転移温度
c,b,t クォーク質量

sss
sss

原⼦核衝突陽⼦衝突

LHC pp, pA

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di-muon Minv分布, di-electron Minv分布 （SPSにおけるQGP証拠3）

CERES/NA45

NA60
di-muonpT (mT) 分布

半径⽅向
膨張寄与

初期の⾼温状態

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質量変化
系の寿命
熱光⼦PHENIXSTAR
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8J/ψの消滅 (QGP中でのカラー遮蔽)（SPSにおけるQGP証拠4）

NA38, 50

NA60

NA50

通常の核物質中の吸収を基準

NA60

RHIC、特にLHCでは、再結合による増加

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9dN/dη 分布（d+Au 200 GeV, Au+Au 20〜200 GeV）
RHIC-PHOBOS
実験の強み（全η領域にわたる荷電粒⼦測定）

シリコン検出器のdE/dxによるPID
v1やv2のη依存性

HBT測定による
縦膨張速度

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RHIC-BRAHMA実験の強み（広いrapidity領域にわたるハドロン粒⼦識別）

可動型スペクトロ
メーターによるアクセプタンス

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流体極限に迫る楕円フローとクォーク数によるスケーリング則（RHICにおけるQGP証拠1）クォーク相における楕円膨張とクォーク融合によるハドロン⽣成

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QGP中でのエネルギー損失によるジェット・クエンチング（RHICにおけるQGP証拠2）

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初期光⼦の⾮抑制（pT>5GeV/v）、熱光⼦の発⾒（pT<3GeV/c）、⼤きな熱光⼦v2（ 光⼦パズル）

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Ridge発⾒、 Mach-cone 発⾒（誤報）

フラットなベースライン
引き算のみ

初期異⽅性ゆらぎ起源の⾼次フロー vn（n>2）
楕円率も ε(Standard)から、 ε(Participant)へ

εSTD

εPART

ε3 が鮮明な事象

v2によるBG寄与を引いている

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K/pi hornの検証

広いエネルギー領域にわたるバリオンStopping、ハドロン収量

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AGSエネルギー領域における⽅位⾓異⽅的なフロー測定やHBT測定
E877 PRC56(1997)3254

⾼統計のRHIC, LHCエネルギー領域データの⽅位⾓異⽅性測定、粒⼦相関測定、揺らぎ測定などに対する基準を与えるAGS, SPSエネルギー領域のデータが不⼗分。
NA49

y*
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BNL-RHIC-BES1, BES2 (FXT)
GSI-FAIR-CBM, NICA, HIAF, J-PARC-Heavy-IonShinIchi Esumi, Inst. of Physics, Univ. of Tsukuba, TCHoU

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RHICビームエネルギー⾛査実験 (BES-I, BES-II, FXT)
- Collider mode :down to 7.7 GeV- Fixed target mode :down to 3 GeV

Exp.
STAR setup
Fixed Target mode

MC
200GeV d+Au, 200GeV O+O during run21
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STAR-FXT 固定標的実験 4.5GeV
π中間⼦、陽⼦のpT, rapidity分布

Rapidity loss 測定 :
δy = y{Gaussian Peak} – y{Beam}

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STAR-BES-I / FXT エネルギー⾛査実験
⽅位⾓異⽅的なフロー測定、HBT測定
Phys. Rev. Lett. 114, 142301 (2015)

STAR-FXT 固定標的実験 4.5GeV

more differential studies to come, including energy, centrality, rapidity, pT dependences,and especially charge/flavor dependence to look for initial fields with v1 more recently

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pT, mT, rapidity dep.
azimuthal Psi1, Psi2 dep.
as a function of √sShinIchi Esumi, Inst. of Physics, Univ. of Tsukuba, TCHoU

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STAR-BES-I / FXT エネルギー⾛査実験
保存量ゆらぎ測定、渦・CME測定

相転移や臨界点付近でBeam軸(rapidity⽅向)の相関⻑の変化

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まとめと今後
AGS・SPS実験のおさらい、RHIC実験のまとめ
RHIC-BES実験の現状、次へのステップ
BNL-RHIC-BES1, BES2 (FXT)
GSI-FAIR-CBM, NICA, HIAF
J-PARC-Heavy-Ion
NICA (ロシア)FAIR-CBM実験 (ドイツ、GSI研究所)

HIAF (中国)
J-PARC (⽇本、茨城県東海村)

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