Transcript ppt - クォーク物理学研究室

Physics via Penetrating Probes
at ALICE
志垣 賢太 （広島大学） for the ALICE Collaboration
2007 年 9 月 24 日
日本物理学会 年次大会 於 北海道大学
発表概要

RHIC/PHENIX における物理成果を踏まえて
 直面する課題;


現存する壁; 進展への施策
透過的測定によるパートン非閉込相の包括的理解へ
LHC/ALICE における物理課題, 意義, 測定実現性

 熱輻射光子
 J/Y,


LHC/ALICE の現状, 予定, 推進体制
まとめ
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RHIC における成果の精髄： パートン非閉込相

稠密： クォークのエネルギー損失
 ジェット
（高横運動量粒子） 収量抑制
 ジェット形状変化

パートン由来： 色価遮蔽, クォーク自由度顕在化
 J/Y
収量抑制
The matter is dense
 構成クォーク数スケーリング則
The matter may melt

The matter is
strongly coupled
and/or regenerate J/y’s
強結合： 完全流体
 流体力学で記述される集団運動

高エネルギー密度： 高温熱輻射 （!?）
The
matter
熱輻射
modifies jets
（仮想） 光子 （!?）
The matter is hot
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高エネルギー原子核物理学が直面する課題

到達パートン密度
 より高い横運動量領域でのジェット抑制,
 J/Y,

変更
 抑制／再結合 （熱的生成）
到達温度, 持続時間
 熱輻射光子

衝突初期の時空発展
 熱輻射光子

HBT 相関
カイラル対称性回復, ハドロン質量起源
 低質量ベクトル中間子質量状態

i.e. 透過的測定による包括的理解
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パートン非閉込相の包括的理解に現存する壁

（主として） 技術, 測定条件による壁
 レプトン測定：

→ PHENIX 実験 HBD 検出器
 光子測定：


中性中間子ダリツ崩壊起源の背景雑音
中性中間子崩壊光子起源の系統誤差
→ ALICE 実験 PHOS 検出器
（主として） 物理条件による壁
 “重い”


クォークの系統的測定実現性
cf. 森野雄平 (PHENIX) 24pZC12
→ LHC 加速器
 熱輻射光子の測定実現性

→ LHC 加速器
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LHC 加速器 ALICE 実験


LHC 加速器において唯一原子核実験に特化
30 か国, 90 研究機関, ~1,015 共同実験者
Spain/Cuba
Romania
Japan
South Africa
USA
China
India Croatia
Armenia
Ukraine
Mexico
JINR
Brazil
Korea
CMS
Italy
Russia
France
1000th ALICE member
LHC-b
Netherlands
Hungary
UK
Greece
Sweden
Poland
Norway
ALICE
Finland
Slovak Rep.
Czech Rep.
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Germany
CERN
Denmark
ATLAS
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自明かつ重要な課題： 重いクォーコニア

RHIC/PHENIX における成果
 J/Y

生成抑制確認
パートン非閉込相生成の有力信号
 抑制機構の定量的理解へは未到達




理解困難な測定結果
 SPS と RHIC のエネルギー領域で同程度の抑制
 エネルギー密度の低い前方領域でより強い抑制
理論的説明に不定性
cf. 郡司卓 (PHENIX) 24pZC10
LHC/ALICE における課題

NA50 at SPS (0<y<1)
J/Y,
, at
励起状態を含めた系統的測定
PHENIX
RHIC (|y|<0.35)
PHENIX at RHIC (1.2<|y|<2.2)
 抑制機構,
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競合過程の包括的理解
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ALICE における J/Y,  の精密測定

ALICE (, CMS)：  励起状態を分離可能
 質量分解能
~ 100 MeV が必要
CMS m+ms ~ 80 MeV
ALICE e+es < 80 MeV
ALICE m+ms < 100 MeV
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ATLAS m+ms > 120 MeV
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困難かつ重要な課題： 熱輻射光子

RHIC/PHENIX における成果
 仮想光子を用いた間接測定

300 - 500 MeV の熱輻射を示唆
 熱輻射を含めた理論に不定性

LHC/ALICE における課題
 熱輻射光子の直接測定



熱輻射持続時間増大
ジェット抑制による背景光子低減
PHOS 検出器
 パートン多体系の熱的性質の理解
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ALICE における光子の精密測定

高分割高精度 “光子スペクトロメータ” PHOS
s/E ~ 3 %/E [GeV]
 PbWO4 （タングステン酸鉛） 単結晶
 世界最高級のエネルギー分解能


8.28 g/cm3； モリエル半径 22 mm； 放射長 8.9 mm
 既知の無機シンチレータ中で最稠密
22 (1.0 RMoliere)×22×180 (20 X0) mm3
 APD

（雪崩式光ダイオード） 読出
磁場耐性； 小型； 低消費電力； 高量子効率
 雑音低減の鍵：

単結晶から前置増幅器まで -250.1 ˚C
 56×64×5

冷却, 温調
モジュール （17,920 チャンネル）； 12.5 t
ref. 鳥井久行 (ALICE) 24aZC10
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LHC (+ ALICE) 立上日程

立上日程
 2007/11/05
 2008/04
 2008/05
 2008/07
 2008/末

ALICE-PHOS 1 号機設置
加速器, 実験閉鎖
ビーム調整 (p+p, s = 14 TeV)
衝突開始
p+p, s = 14 TeV, 1032 cm-2s-1
当初数年間に期待される実験条件
 p+p
 Pb+Pb
 “p”+Pb
 Ar+Ar
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s = 14 TeV, < 1031 cm-2s-1 (ALICE)
s = 5.5 TeV, 1027 cm-2s-1, 2 – 3 年
s = 8.8 TeV, 1029 cm-2s-1, 1 年
s = 6.3 TeV, 1029 cm-2s-1, 1 年
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日本国内推進体制： ALICE-J

正式参加機関として 2006 年 MoU 調印
 広島大学



主として光子測定による物理
PHOS 検出器開発, 建設
“Tier 2” 解析センター
 東京大学


CNS
主として電子測定による物理
TRD 検出器建設
 筑波大学



主として集団運動測定による物理 （?）
TRD 検出器建設
CERN 分室開設
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LHC 計算機グリッド広島 “Tier 2”
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稼働準備最終段階
 Xeon
5160×2 CPU×38 ノード = 116K Spec Int 2000
 RAID ディスク 42 TB
 数年内に 2 – 10 倍の規模拡充予定

ALICE/LHC 解析環境
 LCG

ミドルウェア + “AliEn”
ref. 洞口拓磨 (ALICE) 24aZC11
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まとめ
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積年の探索に終止符： パートン非閉込相存在確認
 クォーク自由度が支配する高温稠密な物質相
 RHIC
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における成果の精髄
パートン非閉込相の性質探求と包括的理解へ
 複数の透過的測定が鍵

ALICE における最重要課題, 測定実現性
 高横運動量パートン衝突,
重いクォークの物理に最適合
 低～中間横運動量光子の物理に拓かれる新たな舞台

LHC/ALICE 稼働まで ～ 1 年
 ALICE-J
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として （PHENIX-J と並列に） 全力を傾注
物理成果の豊穣期継続の期待
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