浜垣秀樹 東京大学・理学系研究科 三明康郎 筑波大学・物理学系...
Post on 20-Feb-2020
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2QCDと「閉じ込め」• 原子核
– 陽子と中性子の集まり– π中間子を交換
• 陽子・中性子の成り立ち– クォーク3個– QCD:グルーオンを交換
• QCDのパズル:「閉じ込め」– クォーク、グルーオンは単独で取り出せない
– 「クォーク3個が何故安定か」の根拠
• 「閉じ込め」からの解放– 相転移– QGP
陽子
中性子
クォーク
クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)
3「超高温QCD物質」研究の目指すもの
相転移:10-6 ~ 10-5秒・ クォークの閉じ込め・ 陽子、中性子の生成
T C~1
50M
eV
ハドロン(閉じ込め)
クォーク・グルーオン・プラズマ:QGP温度
バリオン密度ρ/ρ0 ~ 10
CFL2CS
エンドポイント
ρ/ρ0 ~ 1
Big Bang
• 「閉じ込め」の理解
• QCD物質の豊かな構造の解明
• 原始宇宙の再現と理解
4研究の位置づけ
高エネルギー原子核衝突=高温状態生成のユニークな道具
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
CERNSPS
年
重心エネルギー/核子
(GeV
)
LBLBevalac
BNLRHIC CERN
LHC
BNLAGS
重い原子核同士の衝突が開始された年と重心エネルギー/核子
過去 現在 未来SPS → RHIC → LHC
QGPの尻尾 QGPの確認 QGP物性の研究
7日本グループPHENIX実験:文科省日米科学技術協力事業(高エネルギー物理学分野)
主要な担当 = 粒子識別装置 TOF:高分解能飛行時間測定装置筑波大、コロンビア大RICH:電子識別用ガスチェレンコフカウンター
東大CNS、KEK、早稲田大、長崎総合科学大BNL, FSU, KEK, SUNY/SB, ORNL
BBC:衝突トリガー、TOFのスタート広島大、コロンビア大
AEROGEL:筑波大、東大CNS、BNL
8LHCの検出器Transition Radiation Detector (TRD)• トランジション・ラディエーション、dE/dx• 電子識別、高運動量ハドロン粒子識別• レプトン、ハドロンを用いた研究
Photon Spectrometer (PHOS)• 新しい素材:PbWO4 クリスタル
• フォトンを用いた研究単光子、π0、ηの測定
KEK、筑波大、東大CNS、早大、長総大Heidelberg、GSI、CERN
広大Kurchatov、Bergen、CERN
9クォーコニウムとQGP相転移• クォーコニウム = 重いクォークと反クォークの束縛状態• QGP: Debye遮蔽による閉じ込めポテンシャルの消失→ クォーコニウム収量の減少
( ) rr
rV ⋅+− σα~
σr
V(r)/σ
デバイ遮蔽
( ) ( )rr
rV µα−− exp~
QGP相転移クォーコニウム生存率
LHC
Υ
J/ψSPS
RHIC
エネルギー密度
10クォーコニウムの測定
• CERN-SPSでのレプトン対測定– Pb+Pb衝突で、J/ψ収量の大きな抑制– CERNの公式発表(2000年2月) 「QGPの尻尾を捕らえた」の有力な根拠
• RHICでの測定の現状– p+p、d+Au:レファレンスデータ解析中– 金+金:高統計データが欲しい
• 次回のラン(H15年12月の予定)に期待
11ジェット クエンチング
金+金衝突
d+金衝突
エネルギー損失が無い場合の予想
ハドロン多重生成=ジェット
p p
• RHICにおける新しい発見– 金+金正面衝突で、高運動量粒子収量の大きな抑制
高温媒質中を通過の際、大きなエネルギー損失=ジェット クエンチング
陽子中のクォークが叩き出される
超高温状態の有力なプローブ
研究のハイライトQCD理論• エネルギー損失の機構実験• 高運動量領域のジェットの研究=LHCが必要
12方位角分布と局所平衡
• 放出粒子方位角分布の非等方度– 大きさ =局所平衡への到達時間の関数
= 有力なプローブ
• RHIC:大きな非等方度– 早い時点での平衡を仮定した流体模型計算で良く再現される
x
y動的な過程: 何時、局所熱平衡状態に達するか?
空間的な非等方性 →
方位角分布の非等方性
研究のハイライトQCD理論• 時空発展理論の精密化実験• ハドロン粒子識別
13単光子(フォトン)の測定
物質内部からの直接的な信号
γ
• 単光子– 黒体輻射:高温状態のプローブ
• 電磁相互作用 → 透過性
• 収量が少ない → 測定が困難
• これまでの成果– CERN-SPSでの結果が唯一– BNL-RHIC:有意な結果はまだ無い
Inva
riant
Yie
ld
pT [GeV/c]
Pb+Pb √sNN=17.3GeV
研究のハイライト観測理論• 時空発展模型で記述→予想精度実験• 高性能電磁カロリメーター• 高エネルギーπ0、η:LHCでの高い運動量領域(~20GeV/c以上)では、独壇場
15QGPの化学• クォークレベルでの化学平衡
– クォーク・コアレッセンス模型• ハドロンは、クォークのコアレッセンスで作られる
• LHCにおいて– J/ψ収量の増加– Exoticなハドロン– 重いクォークを含むハドロン分光
• bクォークを含むバリオン:bbb, bbc, bcc, bcs,…
• LHCにおける豊かな可能性– QGP研究の立場:化学平衡の検証– ハドロン研究の立場:ユニークな環境
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