相対論的重イオン衝突実験PHENIX におけるシミュレーションによる charm粒子測定の可能性を探る 筑波大学 第一学群 自然学類 物理学専攻 980303 神長 誉人 指導教官 三明 康郎 目次 QGP発生の証拠を求めて Invariant Mass Plot シミュレーションの結果 ここまでのまとめ 今後の展望

QGP発生の証拠を求めて charm粒子と anti-charm粒子 c quark 対 粒子など charm粒子と anti-charm粒子 c quark 対 QGP発生によるチャーモニウム（　　　粒子など）生成の抑制 により、逆にcharm粒子の生成量が増える。 陽子陽子衝突と重イオン衝突（QGP発生？）で、チャーモニウムとcharm粒子の生成量の比を調べたい （本研究ではまず重心系陽子陽子衝突２００GeVについて調べた） D0の質量 　　　平均寿命τ 　　　cτ 1.864 GeV/c2 0.415×10－１５ s 1.245×10－7m charm粒子には D0,D+,Ds+がある。

PHENIX測定器の概要 DC 荷電粒子の飛跡・運動量の検出 RICH 主に電子の識別 TOF 主にハドロンの識別 EMCAL　 低運動量を持つハドロン識別 ミューオン測定器　 　　　　　　　　　μの検出 アクセプタンス：　検出器が衝突点の周りを覆っている領域 　　　　　　　　　　　 θ（deg）　 φ（deg） RICH　　　　　　　　 TOF(上パネル) TOF(下パネル) EMCAL ミューオン測定器 charm粒子は寿命が短すぎて直接検出できない！ 70 ~ 110 ±（22.5 ~ 112.5） 70 ~ 110 67.5 ~ 90 84 ~ 96 90 ~ 112.5 70 ~ 110 　　±（22.5 ~ 112.5） 10 ~ 35 0 ~ 360

Invariant Mass Plot　① ・中性粒子や、charm粒子のように寿命が短くて直接測定することができない粒子の存在を確認するために使う。 ある粒子Xが粒子１と粒子２に崩壊したとき、エネルギー保存と 運動量保存が成り立つから によって崩壊粒子の質量を求めることが出来る。 粒子１ 崩壊粒子の質量を示すピーク（シグナル） 粒子２ MX M１２ 粒子１ 粒子２ X バックグラウンド

Invariant Mass Plot ② D0のピーク エントリー数 Signal BG 幅が狭いほどS/Bがいい バックグラウンド エントリー数 Signal BG 幅が狭いほどS/Bがいい ・D0 → π+, K- の 二体崩壊について調べた ・粒子衝突シミュレーションコードとして、PYTHIA/JETSETを用いた 質量（GeV/c２） 運動量分解能なし

シミュレーションを実際の測定環境に近づけるために ★　PHENIX測定器の運動量分解能（　　　）の影響 実際には　　　は数%以上にもなり、より多くの統計が必要となる。　 10Mイベント 30Mイベント 10Mイベント ★　PHENIX測定器のアクセプタンスとＫ－の自然崩壊の導入 ・運動量分解能を入れた ・検出器の領域に向かってくるπとKだけ計算に用いた ・検出器に到達する前に自然崩壊してしまうKは除いた All Signal

Vertex Cuts D0の崩壊で創られたπ+、K－の位置分布は、そうでないπ+、K－の位置分布より大きいはずである。 π+ K‐ K－ D0の生成点(Vertex)が何々以上であると仮定して、 π+、K－の位置分布にカットをかける（Vertex cuts）。 ※　Vertex分布を r 方向で測れる検出器を想定 位置分解能を　　として導入した

Vertex Cuts の S2/B 310Mイベント、　　= 0.01mm のとき横軸にカットの大きさをとり、そのカットの性能指数（figure of merit ; S2/B）を調べた 0.03mm のカットでS2/B の最大値 　　　4.45 Signal Background S2 / B その結果 　　　　　　　　　のとき、ピークの判別は十分可能であった VC 0.015mm VC 0.03mm VC なし

ここまでのまとめ PHENIX測定器において、３１０Ｍイベント（一ヶ月間以上実験を行って取れるデータ量）でcharm粒子の生成量を測定するための条件 ①　ｒ 方向でVertex分布を測れ、位置分解能 を持つVertex検出器を作製すること ②　Vertex Cuts の目安として0.03mmをかけること ※　　しかし、これでは測定時間がかかり過ぎるため、 　　D0が生成したイベントだけを選ぶようなトリガーを 　　探す必要がある。

Event Cuts 集めたイベント(A) (B) (b) π+⇒EMCAL， K－⇒TOF,Decay まだ結論が出せていません RHICでは、実験中に一秒間に数百回もの衝突を起こしているが、その中から必要なイベントだけを選んでデータを集める方が、実験期間は短くてすむ。 さらに、集めるデータ中のシグナルを含むイベントの量が多いほど都合が良く、左図の場合、その比は A : a ＝ 480 : 1 となっている。 この比を良くするようなカットを探すことが出来れば、実験期間の大幅な短縮も可能である。 π+⇒EMCAL， K－⇒TOF,Decay 集めたイベント(A) D0が生成したイベント(a) e ⇒ RICH μ ⇒ ミューオン測定器 (B) (b) まだ結論が出せていません