2019 Fiscal Year Annual Research Report
Lead Nuclear Collision at LHC: Exploring Its Initial Stage with Photons
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19H01928
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
杉立 徹 広島大学, 学術・社会連携室, 特任教授 (80144806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中條 達也 筑波大学, 数理物質系, 講師 (70418622)
三好 隆博 広島大学, 理学研究科, 助教 (60335700)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | クォーク物質 / フォトン物理 / ALICE実験 / クォークグルーオンプラズマ / QGP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・衝突エネルギー5.02TeV/Aの鉛＋鉛原子核衝突が創る超高温クォーク物質の到達温度や熱輻射光量、先導パートンが受けたエネルギー散逸や運動量移行量を充分な統計を確保して導出するため、RUN2最終年（2018年）に収集した高統計データセットに注力し、私たちが運用責任を分担するPHOS及びDCALの検出器較正及び品質保証を徹底し、第2期実験全期間(RUN2=2015-2018年)のデータセット構築に貢献した。
・本年度初頭から第2期LHC長期保守期間（LS-2）に入り、ALICE実験はL3電磁石に内蔵する全ての検出器を引き抜き、必要に応じて地上施設で保守改修点検を行った。PHOSは全5モジュールを地上施設に移動させ、一部に見られていた読み出し回路不具合の改修を行った。同年11月、全モジュールをP2実験地点に移動し、CPVと合体させた後、同じ架台に載るDCALと共に実験装置に組み込んだ。次年度から起動作業を開始する。
・実験データの蓄積と同時に詳細な解析が行われるに従って奇妙な物理現象が見えてきた。私たちは、衝突前を含む極初期状態（initial stage）のどこかに起因すると推定し、その原因探求に焦点を当てた超前方検出器FoCalの開発導入を牽引してきた。国内外ビームテストを経て、ALICE実験計画のひとつとして組織承認を受けることに成功した。わが国6大学を含むFoCal企画書（LOI）を策定し、同年10月公開した。国内外で共同開発の方向性が加速されつつある。
・高エネルギー原子核衝突が創る高温クォーク物質の物性を解明していく先に、私たちは量子多体系を支配する非線形非平衡物理を理解するなかで普遍的な拡がりもつ学術領域を形成していくことが重要と捉える。本年度、磁気流体力学にカイラル磁気効果を導入したカイラル磁気流体力学の基礎的研究を行い、学際的分野を切り開く一端を担った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
・杉立（代表）が運用責任を分担するPHOS、中條（分担）が分担するDCALとも、RUN2最終年（2018年）収集の高統計データセットを対象とした検出器較正及び品質保証は遅延なく完了させ、RUN2全データセット構築の準備を整えた。なお、杉立は5月、PHOSの検出器較正手法についての技術論文を公表した。
・第2期LHC長期保守期間（LS-2）は2年間あるものの、多種類の検出器を備えるALICE実験装置の分解組立スケジュールは密であり、その作業工程は技術審査部会の指示を厳守する必要がある。私たちが責任分担するPHOS及びDCALとも改修点検作業を予定期間内に完遂し、組み込みスケジュールに沿って11月、実験装置への組み込みを完了させた。
・私たちはFoCal試作機を製作し開発研究を継続してきた。国内外テストビームによる評価後、LHC環境下での性能評価を行い、中條がALICE技術審査部会で報告した。その結果、ALICE実験計画のひとつとして組織承認を受けることに繋がり、10月、わが国6大学を含むFoCal企画書（LOI）を策定し公開（ALICE-PUBLIC-2019-005）した。1月、中條はFoCal内部審査会にてPAD 検出器の詳細報告を行った。試作研究成果はarXiv:1912.11115 にて公表し投稿済みである。
・三好（分担）は高エネルギー原子核衝突物理とプラズマ物理学の学際研究を推進した。磁気流体力学にカイラル磁気効果を導入したカイラル磁気流体力学の先駆的研究を行い、シミュレーション研究会にて「カイラル磁気流体におけるケルビン・ヘルムホルツ不安定性」および「高エネルギー重イオン衝突におけるプラズマ物理的課題」を議論した。
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| Strategy for Future Research Activity |
・私たちが運用責任を分担するPHOS及びDCALとも、2021年LHC加速器第3期衝突実験（RUN3）開始に向けての現地起動作業を準備する。ただし、新型コロナウィルス感染症の全世界的危機のなか、現時点で具体的な渡航及び作業計画を立てることは難しい。
・5.02TeV/A鉛＋鉛原子核衝突RUN2全データセットを早期確定し、PHOS/DCALを中核検出器に据えるフォトン及びジェット解析を推進する。上記理由により解析打合せや研究会、国際会議などが中止あるいは延期となるため、PHOSやDCAL検出器を中心に物理解析を進めている国外同僚研究者との意思疎通に難しさが生じるが、手段を尽くし乗り越える。
・超前方検出器FoCalの開発導入を推進する。オランダ・フランス・ノルウェー・インド・米国らの研究者と協働して詳細技術提案書を作成するとともにCERN当局（LHCC）への事前折衝を始める。2021年開始予定するRUN3が当初計画から1年延長されたことを好機に捉え、FoCal初号機をRUN3後半に先行導入する可能性を探る。上記理由により国外共同研究者との綿密な議論や検討する機会が失われること懸念するが、手段を尽くし乗り越える。
・分野や組織枠を越えた広範な研究者と最新研究成果を互いに比較検討しながら量子多体系を支配する非線形非平衡物理を探求するなかで普遍的な拡がりをもつ研究分野「強く相互作用する量子多体系」を深化開拓する。上記理由により国際会議や研究会が中止あるいは延期となり、広い分野の研究者との接点が失われることを懸念するが、できる限りの手段を講じる。
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Research Products
(12 results)
