2014 Fiscal Year Annual Research Report
クォーク物性を解き明かすALICE実験フォトン物理の新展開
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26220707
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
杉立 徹 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80144806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱垣 秀樹 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90114610)
中條 達也 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 講師 (70418622)
三好 隆博 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60335700)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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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 |
欧州CERN研究所ALICE共同実験に私たちが建設導入した高分解能フォトン検出器PHOS及びジェット対電磁カロリメータDCALを主要測定器とし、LHC原子核衝突が創る超高温領域クォーク物質の強相関物性と完全流体性を解明する。先行研究課題の最終年度を待たずに本研究課題に引き継ぎ、以下の成果を得た。
1) 第2期衝突実験開始に向けた主要検出器データ読出高速化の要請に応えて、PHOS検出器に新たな高速読出システム（SRU）の実装及び立ち上げを実施した。検出器は地上準備室に引き上げ分解し、回路基板及び部品等を日本、ロシア、中国、北欧で分担調達しながら広島大研究者とロシア側研究者が中核となり約10ヶ月にわたる再組み込み工程を完遂した。
2) 新規導入するDCAL検出器はPHOSと共通する筐体に載せて一体化し、10月、ALICE実験装置導入を完了させた。わが国大学チームが主導する特色あるフォトン検出器として第2期衝突実験に臨む。ここで鍵となるのは、異なる構造の検出器を一体化して動作させる事象選別機能であり、新たな選別回路（TRU/STU）を調達するとともに選別機能開発は筑波大研究者が中心となり、TRU搭載FPGAコード開発を進めた。
3) 第1期衝突実験データの物理解析を徹底する努力も継続した。2010年収集した鉛＋鉛原子核衝突実験データの先行的解析では単光子エネルギー分布の導出に成功し、摂動的QCD光子分布に重畳する熱輻射光子成分を認めるに至った。統計的に優位な2012年の鉛原子核衝突実験データの解析を進め、先行解析を有意に超える高横運動量の中性中間子運動量分布の導出に成功した。単光子エネルギー分布抽出へ進展させるとともに第2期衝突実験データ解析に向けて解析コード最適化と系統誤差最小化に向けた努力を継続した。
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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
LHC第2期衝突実験開始（H27年5月）を直前に控え、わが国大学チームが主導する特色あるフォトン物理を展開するPHOS及びDCAL検出器の一体化導入を当初計画通り期限内に完遂した。LHC加速器再稼働も順調に進み、間もなく陽子衝突データ収集が開始できる見込みである。広島大学に置くALICE実験地域解析拠点ではデータ増及び長期non-stop運用に備えた機器更新も計画通り実施した。陽子衝突データを使った検出器調整やエネルギー較正の手順は明確であり、衝突エネルギーを倍増したLHC加速器が創る高温クォーク物質の完全解明に向けた準備は万端である。新たな物理を切り拓く超前方FOCAL試作機の性能評価テストも計画通り2回（9月@CERN/PS、11月＠CERN/SPS）実施し当初目標の実験結果を得た。また、将来構想を含めて他分野研究者との議論醸成にも着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り本代表/分担が導入した高分解能フォトン検出器PHOS及びジェット対電磁カロリメータDCALを主要測定器とし、LHC第2期衝突実験全期間にわたってフォトン物理の推進に責任を担う。5月から開始予定の13TeV陽子＋陽子衝突ではPHOS/DCALの初動調整及び検出器較正を経て高統計高品位陽子衝突実験データ収集に専念する。11月中旬から4週間、衝突エネルギーを倍増した鉛＋鉛原子核衝突実験を開始する。生データ収集直後から単光子エネルギー分布及びジェット対相関解析に着手しフォトン物理を主導する。挑戦的な若手/院生の新規参入を積極的に促しながら新たな物理分野を切り拓くFOCAL検出器開発に取り組む。他分野研究者との議論形成を広く進展させる。
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