2016 Fiscal Year Annual Research Report
Photon Physics Revealing Hidden Properties of Quark Matter in the ALICE Experiment
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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, 理学研究科, 教授 (80144806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱垣 秀樹 長崎総合科学大学, 付置研究所, 特命教授 (90114610)
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)
野中 千穂 名古屋大学, 基礎理論研究センター, 准教授 (10432238)
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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 |
2016年5月から陽子衝突13TeVで第2期衝突実験2年目を開始した。PHOS/DCAL検出器とも順調な立ち上がりを果たし、2015年と2016年を合わせて800M事象を収集した。同年10月、陽子＋鉛原子核衝突実験を開始した。PHOS/DCALとも順調にデータ収集に参加し、同年末までに660M事象のデータを収集した。3年目の2017年は陽子＋陽子衝突に特化し、最終年の2018年は再度、鉛+鉛原子核衝突データを収集する予定である。高分解能PHOS検出器の優位性を発揮させる単光子熱輻射成分の物理解析を推進した。2.8TeV/A鉛原子核衝突が創る熱源が発する熱輻射単光子に異方性の兆候を見出した。熱光子放出源の集団運動的な様相を示唆する。衝突エネルギーを倍増した第2期実験結果との比較から早期熱化機構の解明も期待できる。わが国院生を率いて陽子+鉛原子核衝突が生成する2光子崩壊中性パイ中間子の不変生成量分布を導出するとともに、最新5.02TeV/A鉛＋鉛原子核衝突データから単光子熱輻射成分の抽出に着手した。また、わが国に置く地域解析拠点（広島大と筑波大）を整備増強しノンストップ運用責任を果たすと共に、アジア地域解析拠点幹事としてアジア地域ネットワーク接続強化及び協調的な解析力強化の指導的役割を果たした。
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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
第1期衝突実験データ解析に引き続き、第2期5.02TeV/A鉛原子核衝突実験データ解析も私たちが先行した。中性中間子の運動量解析に引き続き、PHOSの優位性を発揮する単光子熱輻射成分の解析も進捗し、予備的非公開ながら摂動的QCD 光子分布に重畳する熱輻射光子成分を明確に認めることに成功した。今後、衝突エネルギー倍増による到達温度や熱輻射光子量の変化からクォーク物質の熱力学的性質を突き止めていく。
新規導入した第1段PHOS/DCAL事象選別機能はジェット対事象を選択することに成功し、2016年の陽子＋陽子衝突実験から投入した。この機能によりPHOS/DCAL検出器に有効入射がある事象収集率が高まり、私たちの検出器をベースにしたフォトン物理推進に大きな前進となる。統計量増加に伴い検出器較正精度も向上し、DCALを中核に据える物理解析も加速している。新規参入機関と連携し、わが国大学チームがDCAL/PHOS検出器と対向するEMC検出器のデータセットを用いて一次パートン対が創るジェット対を精度良く測定する体制が整った。
カラーグラス凝縮やクォーク多体系早期熱化機構の解明へ繋げる新しい前方物理を開拓するため、オランダ研究機関等と協力して開発組織作りを進めた。わが国が責任分担しようとするFOCAL検出器PAD読出試作機の性能評価実験を9月、CERN研究所SPS加速器にて実施した。また、試作2号機製作に向けて新規開発したシリコンパッドセンサー組み立てを実施中である。
理論研究者が中心になり、国内外の研究者を含めて広い視野から高温量子多体系の運動学について議論を深める小規模研究会を、2015年度2回、2016年度1回開催した。参加者はクォーク物理の専門家のみならず、プラズマ物理、宇宙物理学、宇宙線実験など多岐にわたる。
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| Strategy for Future Research Activity |
LHC加速器改修後に実現した史上最高衝突エネルギーでの陽子衝突及び原子核衝突において高統計高品位データの収集を順調に続けている。データ解析も順調に進展し、史上最高温度での量子多体系の様相が垣間見えてきた。わが国実験組織の責任ある活動を継承するとともに、理論研究者との協働も強化しながら新たな分野開拓に繋がる展開を目指す。前半に述べたように、私たちは約束したフォトン物理成果を既に手にしている。今後、この実験結果が意味するところを掘り下げる時間は必要であるが、本研究期間内に最終成果を纏めることに不安はない。ジェット対物理に関しても同様である。一方、第2期衝突実験はLHC加速器及び全実験組織の調整を経て当初計画の2017年末終了から1年間延長された。従って、私たちは本研究最終年度に新たな鉛＋鉛原子核衝突実験データを追加取得する予定である。最終年の取得データを待たずに論文公表に踏み切れるかどうかについては現状未定と言わざるを得ない。本代表はフォトン物理の重要性及び完成度を鑑み、早期にレター論文として公表するよう主張する。
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