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2022 Fiscal Year Research-status Report

超高温高密度下における宇宙最速渦とスピン偏極メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 22K03648
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

新井田 貴文  筑波大学, 数理物質系, 助教 (00861808)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Keywords偏極 / 渦 / 高エネルギー原子核衝突 / 同重体 / STAR実験 / 強磁場 / ハイペロン
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、相対論的原子核衝突において観測された偏極および渦現象のメカニズム解明を目的としている。偏極の符号問題を実験的に検証するために、STAR実験にて2018年に取得された高統計の同重体衝突データの解析を行い、局所渦の探索を行った。楕円フローだけでなく、衝突初期の密度揺らぎに起因する三角膨張フロー方向にラムダ粒子が偏極していることを初めて観測した。楕円フロー由来の偏極は、衝突エネルギーや衝突システムサイズには大きく依存しないことが判明したが、フロー同様に偏極度が運動量に依存することもわかった。観測された偏極データは、局所的渦度だけではなく、剪断応力テンソルからの寄与を考慮した理論計算でよく再現できることがわかった。本解析結果を国際会議で発表し、学術雑誌(Physical Review Letters)へ投稿したところである。
さらに原子核衝突で生じる強磁場の検証として、グルーバル偏極は2つの同重体衝突間に違いがあるか、ラムダおよび反ラムダ間に違いがあるかを調べるための解析を行った。プレリミナリーの結果としては、両者ともに統計的有意な差はないというのが現状の結論であるが、運動力学的フリーズアウト時の磁場強度に上限をかけることができる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

STAR実験で取得した同重体衝突データの解析を行い、三角フローによるラムダ粒子偏極の観測に初めて成功した。得られた物理結果はSTAR Preliminaryとして承認され、複数の国際会議で発表した。さらに投稿論文の準備、提案を行い、STAR実験内部審査を経て、学術雑誌(Physica Review Letters)へ投稿した。これと並行して、磁場による偏極への寄与を検証するために、グルーバル偏極のラムダ粒子と反ラムダ粒子間の違い、2つの同重体衝突間の違いについて、詳細な解析を行い、STAR Preliminaryとして承認された。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は、現在投稿中の論文を出版するとともに、磁場検証を目的とした同重体衝突におけるグローバル偏極の解析をさらに推進する。また、ビームエネルギー走査実験フェーズ2におけるグローバル偏極のデータ解析にも着手する。2023年5月からSTAR実験が開始されるため、マルチストレンジネスの偏極のための高品質データ取得のためのオフラインデータQAや実験シフトを取得する予定である。また、マルチストレンジネス偏極解析の準備として、2019年に同じ検出器セットアップで取得された金原子核衝突200GeVのデータを用いて、マルチストレンジハイペロン識別の最適化を行う予定である。

Causes of Carryover

当初予定していた計算機と同等並の機能を持つ別機種が安価な価格で新規発売されたため、そちらを購入した。一方で、円安および物価高による影響で、海外を含む出張費が想定以上にかかったため、1回の海外出張のみになった。円安および物価高の状況は引き続くと考えられるため、前年度の残額を今年度の出張費に充てる予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 7 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Wayne State University/Brookhaven National Laboratory(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Wayne State University/Brookhaven National Laboratory
  • [Int'l Joint Research] Shandong University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Shandong University
  • [Journal Article] Pattern of global spin alignment of phi and $K^{*0}$ mesons in heavy-ion collisions2023

    • Author(s)
      STAR Collaboration、Abdallah M. S., Niida T., et al
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 614 Pages: 244~248

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05557-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recent progress on global and local polarization of hyperons in heavy-ion collisions2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida
    • Journal Title

      EPJ Web of Conferences

      Volume: 271 Pages: 08008~08008

    • DOI

      10.1051/epjconf/202227108008

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Phenomena induced by vorticity and magnetic field in heavy-ion collisions2023

    • Author(s)
      Takafumi Niida
    • Organizer
      2nd International Workshop on Forward Physics and Forward Calorimeter Upgrade
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Global and local polarization of hyperons in heavy-ion collisions2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida
    • Organizer
      14th International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics (HYP2022)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] STAR Highlights2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida for the STAR Collaboration
    • Organizer
      RHIC&AGS Annual Users’ Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Femtoscopy, hypernuclei, and more at STAR2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida
    • Organizer
      エキゾチックハドロン研究会
    • Invited
  • [Presentation] Results from Beam Energy Scan2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida
    • Organizer
      第 39 回 Heavy Ion Cafe & 第 35 回 Heavy Ion Pub 合同研究会
    • Invited
  • [Presentation] Hyperon polarization in heavy-ion collisions2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida
    • Organizer
      Reimei workshop "Polarization phenomena and Lorentz symmetry violation in dense matter"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hyperon polarization along the beam direction relative to the second and third order event planes in isobar collisions from STAR2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida for the STAR Collaboration
    • Organizer
      29th International Conference on Ultra-relativistic Nucleus-Nucleus Collisions (QM2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental overview of polarization in heavy-ion collisions2022

    • Author(s)
      Takafumi Niida
    • Organizer
      14th RHIC-BES online seminar (Series IV)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] STAR 実験におけるビームエネルギー走査プログラム2023

    • Author(s)
      新井田 貴文
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      原子核研究 第67巻2号

URL: 

Published: 2023-12-25  

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