Transcript First physics results from LHC

First physics results from LHC
K.Itakura
Journal club
28th April 2010
ALICE: pp at 7 TeV
references
First collision
23 Nov.2009
• 0.9 TeV
ALICE: Eur. Phys. J.C65 (2010) 111(arXiv:0911.5430 [hep-ex])28 Nov.2009
ATLAS: Phys. Lett.B688 (2010) 21 (arXiv:1003.3124 [hep-ex]) 16 Mar.2010
• 2.36 TeV
ALICE: arXiv:1004.3034 [hep-ex] 18 Apr.2010
CMS: JHEP02(2010) 041 (arXiv:1002.0621). 4 Feb.2010
• 7 TeV
ALICE: arXiv:1004.3514 [hep-ex] 20 Apr.2010
ATLAS: ATLAS-CONF-2010-024 21 Apr. 2010
What is Large Hadron Collider?
• Full power (ideal): 7+7 TeV pp collisions
• Current power : 3.5 + 3.5 TeV pp collisions
ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS)
これまでの高エネルギー実験と同様にして、ドリフトチェンバーを用いた複合実験装置によって、
陽子-陽子衝突によって得られた、素粒子を観測することが目的
CMS (Compact Muon Solenoid)
衝突の結果えられた素粒子の崩壊先を観測することが目的。崩壊先の一つであるミューオン
を測定する部分がコンパクトにできているので、Compact Muon Solenoid と呼ばれる。
LHCb (LHC-beauty)
KEKのB-Factoryと同様にして、標準理論の検証が目的。
ALICE (A Large Ion Collider Experiment)
重イオンの衝突実験を行い、クォークグルーオンプラズマ相などを明らかにすることが目的
TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation)
素粒子の弾性散乱や回折分離実験を行うことが目的
LHCf (LHC-forward)
宇宙線の大気中での相互作用のシミュレーションモデルの検証が目的
文言はwikipediaより引用
First collisions
• 23rd Nov. 2009 @ 900GeV
First paper: ALICE @ 900GeV
All collisions
= elastic + inelastic
Inelastic
= non-diffractive
+ single-diffractive
+ double-diffractive
“INEL” = all inelastic interactions
“NSD” = non-single-diffractive
(non-diffractive+double-diffractive)
Basic observable
• Charged particle multiplicity (density)
Kinematical variables :
transverse momentum pt
pseudo-rapidity h
dN ch
dh
,
dN ch
dp t
ALICE@900GeV
900GeVでも、陽子陽子衝突としては最高エネルギー（Tevatronは陽子・反陽子衝突）
今までのデータの自然な外挿にのっている
Regge理論によると、陽子・陽子と陽子・反陽子衝突の差は1/s1/2で減少する
 900GeVでは0.1-0.2%の違い
Second paper: [email protected]
ALICE@900GeV より広いrapidity region |eta|<2.4
900GeV dataはALICEと consistent
さらに、pt dependence, mean pt なども見せている
A surprise: ATLAS@900GeV
• 論文March 16th 2010 公開 物理学会初日（20日）午前の講演
• 何だこれは、理論計算と全然合っていない！5-15% difference (1-4 st.dev.)
• pt > 500 MeV not so soft  なおさら問題 実際high ptでずれている
DPMJET3 はどれよりも実験値に近い（私信）
MC simulations
Tevatron energy (1.8TeV)
まで正しく再現するはずなのに
Higher energies, worse agreement
• 7TeV のデータが先週発表(ALICE 20th April, ATLAS 21st April)
0.9TeV data に対する増加率
やっぱり自然な外挿線に乗っている
Higher energies, worse agreement
• 7TeV のデータが先週発表(ALICE 20th April, ATLAS 21st April)
まとめ
• LHC の0.9, 2.36, 7TeVでのfirst data が出た。
• 出したのはALICE, CMS, ATLAS
• 物理量は、主に荷電粒子分布
（pseudorapidity, transverse momentum）
• 理論計算との不一致が目立つ
原因究明が最重要課題 (soft or hard?)
新しい現象が関係？それとも、単なる理論の不備？
１４ＴｅＶにいくとさらに不一致は拡大するはず
前方に行ってもさらに不一致は拡大するはず
重イオン衝突でもさらに不一致は拡大するはず