重心系衝突エネルギー 200 GeV での A+A衝突における の測定 　　　　　　Measurement of ω→π0γ 　 in √SNN=200GeV A+A collisions at RHIC-PHENIX 重心系衝突エネルギー 200 GeV での A+A衝突における　　　　の測定 広島大学理学研究科 大内田美沙紀 for the PHENIX collaboration

発表の流れ 物理的意義、低質量ベクトル中間子 解析手法、検出効率の見積もり、 検出可能性の調査＆改善 結果、議論、展望 Outline 発表の流れ 物理的意義、低質量ベクトル中間子 Introduction 解析手法、検出効率の見積もり、 検出可能性の調査＆改善 Experimental Setup Analysis Results & Discussions 結果、議論、展望 Conclusion & Outlook Aim for this study 検出可能性を改善し、ω中間子再構成を成功させる

自発的に破れたカイラル対称性<qq>~250 MeV Introduction 物理的意義 高温・高密度状態→QGP相の発生 重イオン衝突実験 クォーク凝縮 カイラル対称性の回復 Phys.Rev.Lett.55(1985)158. Nucl.Phys.A443(1993)59c. 自発的に破れたカイラル対称性<qq>~250 MeV ｰ 3 回復したカイラル対称性 <qq> → 0 ｰ (本実験の重イオン衝突加速器)

低質量ベクトル中間子 カイラル対称性の回復を調べる有効な手段 この崩壊モードに着目 寿命が短い (23 fm/c) Introduction 低質量ベクトル中間子 カイラル対称性の回復を調べる有効な手段 QGP相内で崩壊するベクトル中間子には、カイラル対称性の回復に伴い、質量中心値、幅、崩壊比に影響があると予言されている。 R.Rapp nucl-th/0608022 T.Hatsuda and S.H.Lee Phys.Rev.C46(1992)R34 life time: 46fm/c ~10fm/c QGP 23fm/c Lots of advantages… この崩壊モードに着目 寿命が短い (23 fm/c) 電磁相互作用のみを起こすプローブ 高い崩壊比 (9% ; ω→e+e-の約千倍) ρとの区別がつく(e+e-モードでは識別が困難) Why ? Why ?

実験装置 PHENIX検出器 Experimental Setup 周長: 3.8 km Data Set : Au+Au 衝突 99.7% 光速 Data Set : Au+Au 衝突 重心系エネルギー200 GeV (taken in 2003~2004), 衝突事象: 1.06 G Au PHENIX検出器 Au Trigger detectors 2 muon arms 2central arms (電磁カロリーメータを含む)

解析手法 検出実現性を改善させる データ解析へ･･･ 最も困難な問題 → 検出効率の見積もり → 運動学的選択の最適化 Analysis 解析手法 電磁シャワー ･･･ ･･･ 最も困難な問題 無数の組み合わせが 考えられる (300 γ per 1evt) Electro Magnetic Calorimeter 検出実現性を改善させる →　検出効率の見積もり →　運動学的選択の最適化 →　S/√Bの見積もり＆改善 データ解析へ･･･

検出効率の見積もり 検出効率＝ Analysis 出射したωの数 検出したωの数 Simulation Backgroundに埋め込む 中心衝突 周辺衝突 Backgroundに埋め込む Back ground

運動学的選択の最適化 Analysis ･ 運動量 ･ 光子エネルギー ･ 質量幅 S/√Bが改善！ ･　　運動量 ･ 光子エネルギー ･　　質量幅 S/√Bが改善！ 選択の下限を 　　　上げていく･･･ 最適化後 最適化前 (シミュレーション） ωの予想生成断面積、衝突事象数、検出効率を考慮して計算すると、 運動学的選択の最適化によりS/√Bが改善され、ω中間子同定が可能となった！

再構成 Backgrounds Results & Discussion 最適化した運動学的選択によってω粒子を再構成した Counts MinBias 8.5<pT<9.5[GeV/c] Backgrounds Counts Problem : がω粒子を隠してしまっている

Backgroundの考察 Results & Discussion や の相関を持つような組み合わせを選ぶ Event Mixing 　　や　　　の相関を持つような組み合わせを選ぶ Event Mixing Major background Backgroundの差し引き MinBias 8.5<pT<9.5[GeV/c] MinBias 8.5<pT<9.5[GeV/c] ωの生成断面積から期待される分布(p+pの結果から見積もる) （質量変化の影響を考えない場合。中心値、幅はシミュレーションにより導出）

結論 検出可能性を改善し、ω中間子再構成に成功した！ ～光子崩壊過程を用いたAu+Au衝突におけるω 中間子の測定～ 検出可能性の調査＆改善 Conclusion & Outlook 結論 ～光子崩壊過程を用いたAu+Au衝突におけるω 中間子の測定～ 検出可能性の調査＆改善 検出器シミュレーションにより検出効率を計算した 運動学的選択による最適化を行った→ S/√Bが最高４倍以上改善 データ解析 最適な選択を行い、ω中間子を再構成させ不変質量分布を求めた バックグランドを考慮し、　　成分を除くことでω中間子が際立った 検出可能性を改善し、ω中間子再構成に成功した！ 今後 バックグラウンドの形を正確に見積もる 再構成したω中間子の収量を求める 収量をもとにした、横運動量スペクトルを導出 質量変化への議論

Back up

Results & Discussion ２γ不変質量 Backgrounds 135

カイラル対称性について フェルミオンの場を正のカイラリティ（右巻き） と負のカイラリティ（左巻き）成分に分ける 右巻き・左巻き成分にそれぞれに独立な 内部変換（アイソスピン等）を行い、 　　　　　そのもとで系が不変に保たれる 　　　　　とき、その系はカイラル対称性 　　　　　を持つ。 質量mのフェイルオン自由場のラグランジアン If m=0 ･･･ カイラル対称性は不変 軸性変換 If m>0 ･･･ カイラル対称性は破れる ラグランジアン項の変換性を調べると･･･

Heavy-ion collisions A moment of heavy-ion collisions, quarks and gluons can be liberated due to asymptotic freedom (QCD prediction) Incoming heavy-ions… Smash!! QGP The RHIC experiment have an enough energy for reaching the production of Quark Gluon Plasma

実験背景 高密度の実験(陽子ビーム) 高温・高密度の実験(重イオン) 例）KEK E-325 例）CERES (CERN) Introduction 実験背景 高密度の実験(陽子ビーム) 例）KEK E-325 12GeVに加速された陽子を胴や炭素に照射 →φ中間子が低質量側に４％シフト 　を再構成した　→ 不変質量分布(KEK E-325) 高温・高密度の実験(重イオン) 例）CERES (CERN) 核子あたり158GeV/cのエネルギーで鉛＋金衝突→ρ中間子の幅が広がる

Prediction of theory T.Hatsuda and S.H.Lee P.R.C.46(1992)R34 → R.Rapp,H.Hees and T.Strong hep-ph/0611339 ↓ There’s no clear consistent results for the theoritical approach to search for the effect of Chiral Symmetry Restoration. This is the example where experiments has the potential to guide the theory!

Current Status Despite of enormous progress in the experiments, there is no fully consistent picture as yet.

Multiplicity Dependence Embedding Single ω in Background Background After subtract the background The peak position slip to little higher mass and the width get wider due to the multiplicity effect

Cut Optimization ･Pi0 Momentum Cuts ･Photon Energy Cuts If there’s no cut, S/B< 1/1000…. →Have to improve it by the selection ･Pi0 Momentum Cuts ･Photon Energy Cuts ･Pi0 Mass Width Great influence on the peak significance Pi0 Momentum Cuts Photon Energy Cut Pi0 Mass Width S/√B Cut#4 Cut#3 Cut#2 Cut#1 Default ex. 4.5<ωpT<5.5 (GeV/c)

Best Cuts

Estimation of omega cross-section

Total Efficiency

Pi0 pT Dependence

Event Mixing Trial Failed

Some Results

What is the Transverse Momentum?