2019 Fiscal Year Annual Research Report
ALICE experiment - origin of Quark Gluon Plasma production probing by jets and forward photons
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17H01122
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
中條 達也 筑波大学, 数理物質系, 講師 (70418622)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三明 康郎 筑波大学, 数理物質系, 教授 (10157422)
稲葉 基 筑波技術大学, 産業技術学部, 准教授 (80352566)
杉立 徹 広島大学, 理学研究科, 教授 (80144806)
下村 真弥 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (70555416)
大山 健 長崎総合科学大学, 工学研究科, 教授 (10749047)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | クォーク・グルーオン・プラズマ / LHC 加速器 / ALICE 実験 / 高エネルギー重イオン衝突 / ジェット / 前方物理 / シリコン・タングステン電磁カロリメータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
陽子-陽子衝突 5.02 TeV における荷電ジェット測定に関して、論文を投稿し、Phys. Rev. D 誌に出版された。鉛・鉛衝突データに対する重要な基礎データを与えるとともに、摂動QCD計算との比較により、ジェット生成に対する理論的制限を与える。また、鉛-鉛衝突における荷電ジェット測定では、横運動量分布の測定に加えて、ジェットの反応平面に対する方位角異方性 v2 を測定し、両結果を投稿論文として準備中である。重クォークを含むジェットの測定を行い、暫定結果を公表した。また陽子・陽子、陽子・鉛、鉛・鉛の衝突系における重クォーク起源の電子測定を行い、鉛・鉛原子核衝突で大きな抑制効果が観測、これらの結果を２本の投稿論文として出版した。中條はALICEのジェット物理部会のコンビナー（代表）として活動し、定例部会招集、解析取りまとめ、結果の承認、論文作成、講演者選定などを行った。
超前方光子検出器 (FoCal) の開発においては、2018年のビーム実験の解析を進め、エネルギー分解能 3.6% と所定の性能を有していることが分かった。11月、FoCal の実験提案書 (LoI) の策定と公開を行った。新たなコラボレーシ形成を進め、グルノーブル LPSC 研究所（仏）、理研と共同研究実施に合意した。また KEKシリコン検出器・プラットフォームにおいて、FoCal R&D 実施について合意した。1月、ALICE 実験における FoCal プロジェクトの審査会を行なった。中條はFoCal-E Pad 検出器の発表を行った。その後、FoCal プロジェクトは、承認プロセスに入り、ALICE 、LHCC 委員会にて審査され、承認された。初期FoCal 試作機に関する論文を作成、アーカイブに投稿した。高強度レーザーシステムの構築、SkiROC 読出しの性能評価（九州大との共同研究）を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ジェット物理の解析では、データ解析が順調に進んでおり、現在４本の投稿論文が予定されている。うち１本は投稿の最終段階にある。昨年度に引き続き、中條は ALICE 実験でのジェット物理コンビナー（代表）を務め、ジェット物理を牽引し、最新の結果を審査、公表している。我々が開発した既存の電磁カロリメータ検出器群のデータ解析も進んでいる、超前方光子検出器プロジェクトにおいては、当グループが開発した mini-FoCal が所定の性能を有していることを確認し、現在その結果について、投稿論文の準備を進めている。FoCal 実験提案を策定し、ALICE 実験、LHCC 委員会にて設置提案が認められ、FoCal プロジェクトは新たな段階に入っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画は、大きく２つの柱からなる。① 日本オリジナルのダイジェット検出器（EMCal/DCa）と、中央精密光子検出器（PHOS）を駆使し、LHC第２稼働期で日本チームによるジェット・光子・ハドロンを測定から、高温クォーク完全流体の物理を導出。② 日本チームが先導して進めてきた前方光子検出器を新規に建設、その一部設置し、物理測定を行い、グルーオン飽和現象の初期物理を導出。２０２０年度の計画は、以下の通りである。（１）鉛-鉛 sqrt(s_NN) = 5.02 TeV における荷電ジェットのデータ解析の結果と、ジェットの方位角異方性の測定結果を投稿論文にまとめる。フルジェット測定に関して、フル統計のデータでの鉛・鉛衝突 5.02 TeV の横運動量分布の結果を投稿論文にまとめる。重クォーク起源電子を含むジェットの横運動量分布の結果を投稿論文としてまとめる。２０１８年に取得した鉛・鉛衝突データを使い、ジェット-ハドロン相関測定、ダイジェット測定を進め、暫定結果を導出し、公表する。
（２）FoCal プロジェクトの LoI が、LHCC 委員会で承認されたのを受け、今年度は最終試作機の製作を開始する。新たに理化学研究所、高エネルギー加速器研究機構・シリコンプラットホーム、またグルノーブル LPSC 研究所と共同でデザイン・開発を進め、今年度中に新たな試作機を作成し、テスト実験を行い、評価する。シグナル読み出しには、新しい集積回路 HGCROC を用い、そのダイナミックレンジやクロストークなど、昨年度構築したレーザーシステムを用いて性能を評価する。
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