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極致エネルギー原子核衝突実験 LHC-ALICE 第二期において、実験クォーク物理学の本来課題である高温パートン相中の解放クォークの挙動解明に向け、焦眉の未解決課題 3 点を決着させる。ALICE 実験第一期において、次期最重要課題として、クォークの初期エネルギー確定、損失エネルギーの再分配過程、クォーク挙動のフレーバ依存性を提示した。本研究では、この 3 点の課題決着により、「ホップ、ステップ、ジャンプ」の「ステップ」にあたる第二段階の跳躍を達成し、更に検出器高度化を含む第三段階の高精度測定への道筋を確立する。
(1) 鉛原子核+鉛原子核、陽子+鉛原子核、陽子+陽子衝突実験および物理解析: LHC-ALICE 実験を継続して推進し、極致エネルギーにおける陽子+陽子衝突の高品質データを収集した。収集済の鉛原子核+鉛原子核、陽子+鉛原子核衝突を含め、硬散乱課程からの光子、中性中間子、ジェット、電子の測定解析を推進した。
(2) クォークの初期エネルギー確定によるエネルギー損失の定量化: 個々の散乱クォークの初期エネルギー確定に向けた新規測定として、光子-ジェット相関測定を推進した。
(3) 損失エネルギーの散逸と再分配過程の究明: 鉛原子核+鉛原子核衝突における陽子+陽子衝突からの変位を用いてクォークのエネルギー損失の情報抽出を進めるとともに、ジェット抑制に引続き発生する損失エネルギーの散逸を観測して、損失エネルギーの再分配先の定量的解明を進めた。
(4) 軽いクォークから重いクォークまでのフレーバ依存性測定: 高横運動量電子および前方ミューオン測定の併用により、チャームおよびボトム・クォークまでを含む中間子の系統測定を進めた。
(5) 解放クォーク挙動のフレーバ依存性解明に向けた切札として、前方ミューオン検出器高度化を推進した。本研究代表者が制御系責任者を務めている。
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