ＬＨＣ鉛原子核衝突ＡＬＩＣＥ実験による横運動量抑制現象とＱＧＰ熱統計力学状態

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23244055
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 杉立 徹 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80144806)
• 研究分担者: 志垣 賢太 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70354743) ; 本間 謙輔 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40304399)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 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

研究概要

先行研究により欧州CERN研究所ALICE共同実験に建設導入した高分解能フォトン検出器PHOSを主要測定器とし、LHC加速器の原子核衝突が創りだす超高温領域クォーク物質の物性を解明する。本課題にて収集した鉛＋鉛原子核衝突、陽子＋鉛原子核衝突、陽子＋陽子衝突の物理解析に集中した。並行してPHOS検出器高度化に取り組み、以下の成果を得た。
・課題のひとつであるジェット抑制現象について中性パイ中間子横運動量抑制係数を導出し国際会議等で議論した。同実験では平行してπ0→2γ→電子陽電子対生成チャネルによる測定も行われた。両者の結果の無矛盾性を確認し、統合した最終結果を公表論文に纏めつつある。
・主要課題である熱輻射単光子分布の導出にも大きな進展を遂げた。鉛＋鉛原子核衝突事象において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有意な熱輻射光子成分を認めるに至った。同実験では平行して単光子→電子陽電子対生成チャネルの測定も行われた。両者の結果の無矛盾性を精査しながら統合した最終結果を導出中である。
・PHOSを含む中央検出器群の読出高速化要請を受け、本代表が纏めたPHOS高度化案を前倒し、ロシア、中国及び北欧機関他と協力分担しながら読出基板量産及び実装までを包括するプロジェクトを立ち上げた。これに沿って読出部品及び筐体部品を日本で設計作成し組立に供した。
・わが国唯一のデータ地域解析拠点の安定的で効率的なnon-stop運用責任を果たすとともに、本代表は世界中に分散する拠点代表者を集めた「ALICE実験物理解析並びにデータ解析拠点全体会議」を企画開催し、技術的問題解決並びに発展戦略について議論を深めた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画に盛り込んだ鉛＋鉛原子核、陽子＋鉛原子核、陽子＋陽子衝突のすべての衝突系で高品位データの取得に成功した。陽子衝突実験成果は既に公表済みである。鉛衝突データ解析も着々と進めており、横運動量抑制係数を明らかにした。主要課題である単光子エネルギー分布にも大きな進展を遂げ、鉛＋鉛原子核衝突事象において摂動的QCD光子分布に重畳する有意な熱輻射単光子成分を認めるに至った。従前の実験研究ではなし得なかった快挙であると同時に、高性能PHOS検出器の実力を発揮した瞬間でもある。約300MeV、即ち3.5兆度に熱せられた完全量子流体のようである。
当初計画通りPHOS高度化に向けたデータ読出高速化及び光検出素子改良の技術開発を進め、本代表が中心となり提案書に纏めたところであるが、第2期LHC衝突実験開始（2015）に向け、PHOSを含む中央検出器群のデータ読出高速化を速やかに達成する要請を受けた。想定外の事態ではあるが、共同研究機関と急遽協議し、高度化案を前倒し、データ読出方法の抜本的改善、機器量産及び実装までを包括する高度化プロジェクを主導した。これに沿って本研究計画を再構築する最終年度前応募を申請中である。

今後の研究の推進方策

当初計画通り本代表が共同建設した高性能フォトン検出器PHOSを使ったフォトン物理の推進に責任を担う。研究課題のひとつである中性パイ中間子ジェット抑制現象については、従来の測定限界を超えた広い運動量空間での現象を明らかにする努力を継続するとともに、既得成果の論文公表を進める。主要課題である単光子エネルギー分布測定に関しては、鉛＋鉛原子核衝突事象において摂動的QCD光子分布に重畳する有意な熱輻射単光子成分を認めるに至った。物理解析精度を高めるとともに速やかに公表論文へ進展させる。
第2期LHC衝突実験開始（2015）に向け、PHOSを含む中央検出器群のデータ読出高速化要求を受け、共同研究機関と協議し、PHOSデータ読出方法の改良、機器量産及び実装までを包括する高度化プロジェクを実施中である。最終年度前応募による本研究計画再構築も視野に入れながら、高速読出システム及びトリガーシステムの立ち上げ調整に責任を担う。

研究成果

• [雑誌論文] Directed Flow of Charged Particles at Midrapidity Relative to the Spectator Plane in Pb-Pb Collisions at √sNN = 2.76 TeV (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A. G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, I. Ahmed, S. A. Ahn, S. U. Ahn, I. Aimo, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, T. Sugitate 他969名
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 ページ: 232302/1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.232302
  • 査読あり
• [雑誌論文] K0S and lambda Production in Pb-Pb Collisions at √sNN = 2.76 TeV (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A. G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, I. Ahmed, S. U. Ahn, S. A. Ahn, I. Aimo, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, T. Sugitate 他922名
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 ページ: 222301/1-10
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.222301
  • 査読あり
• [雑誌論文] D Meson Elliptic Flow in Noncentral Pb-Pb Collisions at √sNN = 2.76 TeV (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A. G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, I. Ahmed, S. U. Ahn, S. A. Ahn, I. Aimo, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, T. Sugitate 他1032名
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 ページ: 102301/1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.102301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pseudorapidity Density of Charged Particles in p+Pb Collisions at √sNN = 5.02 TeV (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A. G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, T. Sugitate 他958名
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 032301/1-10
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.032301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transverse Momentum Distribution and Nuclear Modification Factor of Charged Particles (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A. G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, S. A. Ahn, S. U. Ahn, M. Ajaz, A. Akindinov, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, Sugitate 他957名
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 082302/1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.082302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Centrality dependence of π, K, and p production in Pb-Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A. G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, S. A. Ahn, S. U. Ahn, M. Ajaz, A. Akindinov, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, Sugitate 他963名
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 88 ページ: 044910/1-23
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.88.044910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy dependence of the transverse momentum distributions of charged particles in pp collisions measured by ALICE (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A. M. Adare, M. M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A. G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, I. Ahmed, S. A. Ahn, S. U. Ahn, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, Sugitate 他926名
  • 雑誌名: European Physical Journal C 巻: 73 ページ: 2662/1-12
  • DOI: 10.1140/epjc/s10052-013-2662-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mid-rapidity anti-baryon to baryon ratios in pp collisions at √s = 0.9, 2.76, 7 TeV measured by ALICE (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Abbas, B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A.M. Adare, M.M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A.G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, I. Ahmed, S.A. Ahn, S.U. Ahn, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, Sugitate 他969名
  • 雑誌名: European Physical Journal C 巻: 73 ページ: 2496/1-22
  • DOI: 10.1140/epjc/s10052-013-2496-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Centrality dependence of the pseudorapidity density distribution for charged particles in Pb-Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Abbas, B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A.M. Adare, M.M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, M. Agnello, A.G. Agocs, A. Agostinelli, Z. Ahammed, A. Ahmad Masoodi, N. Ahmad, S.U. Ahn, S.A. Ahn, I. Aimo, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, Sugitate 他959名
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 726 ページ: 610-622
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.09.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Centrality dependence of charged particle production at large transverse momentum in Pb-Pb collisions at √sNN = 2.76 TeV (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Abelev, J. Adam, D. Adamova, A.M. Adare, M.M. Aggarwal, G. Aglieri Rinella, A.G. Agocs, A. Agostinelli, S. Aguilar Salazar, Z. Ahammed, N. Ahmad, A. Ahmad Masoodi, S.A. Ahn, S.U. Ahn, A. Akindinov, D. Aleksandrov, H. Hamagaki, Y. Miake, K. Shigaki, Sugitate 他966名
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 720 ページ: 52-62
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.01.051
  • 査読あり
• [学会発表] ALICE Activity in Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sugitate
  • 学会等名: ALICE実験解析及びALICE実験解析拠点合同会議
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20140303-20140307
• [学会発表] ALICE Tier-2 Operations in Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sugitate
  • 学会等名: ALICE実験解析及びALICE実験解析拠点合同会議
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 20140303-20140307
• [学会発表] Recent results in proton-lead collisions with ALICE at the LHC (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sugitate
  • 学会等名: APCTP 2013 LHC Physics Workshop at Korea
  • 発表場所: 建国大学（韓国ソウル市）
  • 年月日: 20130806-20130808
  • 招待講演
• [学会発表] Status of ALICE Tier-2 in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sugitate
  • 学会等名: Asia Forum 2013 for ALICE Tiers
  • 発表場所: KISTI国立研究所（韓国デジョン市）
  • 年月日: 20130805-20130805
  • 招待講演
• [備考] LHC ALICE実験
  • URL: http://alice-j.org