‘centauro-i’ データ再解析

近畿大学・理工近畿大学・理工玉田　雅宣玉田　雅宣

2004 年 11 月 5 日　 RCNP

‘‘Centauro-I’ Centauro-I’ データ再解析データ再解析

チャカルタヤ宇宙線観測所チャカルタヤ宇宙線観測所（海抜 （海抜 5200m; Bolivia)5200m; Bolivia)

/hadron identification

starting pointshallow : e, deep : hadron

shapecascade curve : e, multiple peaks : hadron

shower energy e, : Ehadron : k Eh

Chacaltaya two-storey chamberChacaltaya two-storey chamber(5200m a.s.l., Bolivia)(5200m a.s.l., Bolivia)

some characteristics of the measurement

X-ray film nuclear emulsion

space resolution 50 ~ 100 m ~20 m

shower energy

(by cascade theory)

E/E ~ 20% (relative)spot darknessmicrophotometer

Eth = 1~2 TeV

E/E < 20% (absolute)track countingmicroscope

Eth ~ 0.1 TeV

atmospheric familyatmospheric family

atmospheric family (A-jets)

E, R

Eh(), Rh

××emulsion chamber×

family

measuement of zenith angle & azimuthal anglemeasuement of zenith angle & azimuthal angle

by microscope shower projection map

Chacaltaya chamber no.15Chacaltaya chamber no.15

Exposure : October 1969 ~ July 1970

Chamber no.15Chamber no.15

N=138 (≥0.2TeV) : 203 TeV

N=7(≥1TeV) : 27 TeV

40 cm

50

cm

CENTAURO : original data and interpretationCENTAURO : original data and interpretation

Nh~100, < pt > ~1.8 GeV/c , non-0 production

1~2 cm

Centauro-I : previous interpretationCentauro-I : previous interpretation@ Interaction energy : E0 ~ 1,600 TeV

@ Production height H ~ 50m

@ Number of secondaries N ~ 100

@ Number of neutral pions N0 ~ 0@ pt of secondaries <pt>~1.8GeV/c

@ Centauro fireball mass M~230GeV

observed : Evis = 230 TeVEtot =320 TeVE0 =1,600 TeV

correction for passing through

<k> = 0.2

geometrical convergence d~6mm, d~200m

Serach for Centauro in CERN SppSSerach for Centauro in CERN SppS

Phys. Lett. B 180 (1986) 415

Phys. Lett. B 122 (1983) 415

FERMILAB-Conf-96/205-E

FERMILAB-Conf-94/343-E

Serach for Centauro in TEVATRONSerach for Centauro in TEVATRON

re-analysisre-analysis

Shower-cluster in S55 is not an upper body of that in I12 !!

Chamber Chamber no.15no.15

40 cm

50

cm

gap-passing atmospheric family ??

impossible !!

atmospheric jet produced at 50m above the chamber ?

V.V.Kopenkin et al.; PRD68(2003) 052007

CORSIKA/QGSJET

Atmospheric family of very small lateral spread ?

N - <R> correlation(100<E<1,000TeV)

( narrow family )

atmospheric families observed in Chacaltaya chambers

SimulationsCORSIKA/QGSJET

(~1/156)

(~3/1,234)

x, o ; Simulations : CORSIKA/QGSJET

narrow family : ~6/6,216

narrow family が gap を通過する確率

★ narrow family [ n(E≥2TeV)≥20 & <R>≤3mm ] の頻度

{100 TeV ≤ Eobs < 1,000 TeV}

Chacaltaya two-storey chamber : f = 1/156 ~ 6 x 10-3

CORSIKA/QGSJET : f = 6/6216 ~ 1 x 10-3

★ gap が占める割合 　　　 : p = Sgap/S ~ 0.05 C15 upper chamber の全面積 : S = 44.2 m2

gap の全面積 　　　　　　 : Sgap= 2.44 m2

narrow family が gap を通過する確率

f x p = (0.5 ~ 3) x 10-4

C-jet with very large pt and multiplicity ?

carbon layer (23 cm)147 cm dij dij+dij

no geometrical convergence to target layer !!

a bundle of C-jets ?

Comparison with showers in 13 C-jets in the event ‘C

entauro-IV’

Comparison with simulations : QGSJET model

-rays are decay productsof pi-zeros in target layer

a bundle of C-jets !

carbon layer (23 cm)147 cm Ei θijEj

again very exotic !!

a bundle of hadrons w/o accompanying -rays

no collisions in the upper chamber !!

≥ 28 collisionsIn the target layer !!

158 cm

★ これまでの上下対応は間違い　発生高度 H=50m (<pt> ~ 2 GeV/c) は決まらない．

★ 上段チェンバーに、対応するファミリーは見つからない．

★ これまでの上下対応は間違い　発生高度 H=50m (<pt> ~ 2 GeV/c) は決まらない．

★ 上段チェンバーに、対応するファミリーは見つからない．

★ 上段チェンバーのブロック間の隙間を通過した拡がりの非常に　小さい γ 線ファミリーか？

◎ 完全には否定できないがその可能性は小さい！．

★ 上段チェンバーのブロック間の隙間を通過した拡がりの非常に　小さい γ 線ファミリーか？

◎ 完全には否定できないがその可能性は小さい！．

★ 大多重度、大 Pt の C-jet か？◎ カーボン層への有意な収斂は観測されない。

★ 複数個の C-jets の重ね合わせ（ hadron bundle) ?◎ エネルギー分布、 M- 分布：

~30 の C-jets の重ね合わせでよく説明できる．◎ 上段チェンバーにシャワーが観測されないというの　は説明しにくい．

★ 新しい解釈が必要： strange quark matter ?

★ 大多重度、大 Pt の C-jet か？◎ カーボン層への有意な収斂は観測されない。

★ 複数個の C-jets の重ね合わせ（ hadron bundle) ?◎ エネルギー分布、 M- 分布：

~30 の C-jets の重ね合わせでよく説明できる．◎ 上段チェンバーにシャワーが観測されないというの　は説明しにくい．

★ 新しい解釈が必要： strange quark matter ?

L : explosion length of small strangelet in Pb

: collision mean free path of nucleons in Pb

strange quark matterstrange quark matter

number of hadrons which interact in the upper chamber

number of hadrons which interact in the upper chamber and target layer

number of hadrons which interact in the target layer:

I2 - I1

Expected number of collisionsExpected number of collisions in the upper chamber in the upper chamber

Strange Quark Matter

non-strange baryon

unstable

neutron bundle

strangelet

meta-stable

evaporation of neutron

SQM fireball

CASTOR: CMS/LHC

A.Angelis et al.; J.Phys.G23(1997) 2069E.Gladisz-Dziadus & Z.Wlodarczyk ; J.Phys.G23(1997) 2057

TOTEM experiment at LHC

V.Avati et al.; EPJdirect A1(2003)1

nuclear interaction at E0 ~ 1017eV