@KEK研究会『核子構造研究の新展開2009』 2009年1月10日 谷田 聖 (京都大学)

Slides:



Advertisements
Similar presentations
Belle 実験における 新型シリコン検出器を用い た低運動量粒子の検出 物理学科 渡辺研究室藤山 幸生.
Advertisements

Measurement of single spin asymmetries of PHENIX BBC with tagged very forward neutron in transeversely polarized pp collision at sqrt(s) = 200 GeV 谷田 聖.
核子構造 ( スピン)の研究紹介 理化学研究所 中川格 1. 2 加速器実験 加速器 原子核・核子 測定器 3.
グルーオン偏極度の測定 RIKEN/RBRC Itaru Nakagawa. 陽子の構造 陽子の電荷 2 陽子 価クォーク 電荷、運動量、スピン … u クォーク d クォーク.
Generalized Form Factors of the Nucleon in the Chiral Quark Soliton Model カイラルクォークソリトン模型に基づく 核子の一般化形状 大阪大学 原子核理論研究室 D 1 中小路 義彦.
Recent results from RHIC experiments -- QGP search and the spin program -- 金田雅司 理研-BNL研究センター 金田雅司, RBRC.
「J-PARCハドロン物理の将来を考える」 研究会@理研 2008年9月1日 後藤雄二(理研)
科研費特定領域第二回研究会 「質量起源と超対称性物理の研究」
ハドロン衝突での光子生成イベントジェネレーションにおける終状態発散の除去 14aSL-2
日本物理学会 2010年 年次大会 @岡山大 LHC-ATLAS実験で用いられる イベントジェネレータの W+jets 事象を用いた比較
「日本の核物理の将来」タウンミーティング 2011年7月29日(金)@RCNP 後藤雄二(理研)
J-PARC dimuon実験による 核子スピン構造測定
RHIC PHENIX RUN3 pp 報告 PHENIX 6/30 原子核ハドロンコロキウム 外川 学.
Belle実験の電子ー陽電子対消滅でのハドロン生成に おける破砕関数の研究
Commonly-used detectors for SksMinus and SksPlus
鳥井 久行 (東大CNS) Heavy Ion Café/Pub 合同研究会 「QCD物質の最先端」 at 名古屋大学
東京大学 理学系研究科 物理学専攻 吉原 圭亮 35-096116
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
山崎祐司(神戸大) 粒子の物質中でのふるまい.
COMPASS実験の紹介 〜回転の起源は?〜 山形大学 堂下典弘 1996年 COMPASS実験グループを立ち上げ 1997年 実験承認
第8回WGミーティング 2011年11月29日(火) 後藤雄二(理研)
PHENIXとSTARの華と穴 -- これであなたもRHIC通?-- -- 比較!RHIC二大実験 --
RHIC-PHENIX実験での 直接光子測定
偏極陽子ビームの加速 ・ 高精度偏極度測定に対する日本グループの貢献 ~ 理研 ・ RBRC ・ 京都大 ・ 東工大 ・ 立教大 ~
横偏極非対称度の物理 小池裕司(新潟大学) 日本物理学会2011年秋季大会@弘前大学 シンポジウム「核子構造の3次元的な理解に向けて:
トリガー用プラスチックシンチレータ、観測用シンチレータ、光学系、IITとCCDカメラからなる装置である。(図1) プラスチックシンチレータ
ATLAS実験におけるミューオンチャンネルでのクォーコニウムの測定
Muonic atom and anti-nucleonic atom
RHIC PHENIX実験における 陽子スピン構造の探求
First measurement of interference fragmentation function on longitudinally polarized deuteron target at HERMES 小林 知洋、 Gunar Schnell、 大須賀 弘、 田中 秀和、 長谷川.
21世紀COE外国旅費補助 出張報告会 IX International Conference on Hypernulear and Strange Particle Physics (HYPE2006) “Search for Q+ via K+p -> p+X reaction with high-resolution.
J-PARCの偏極陽子ビームを用いた 核子スピン構造の解明
Azimuthal distribution (方位角分布)
アトラス実験で期待される物理 (具体例編) ① ② ③ ④ ① ② ③ 発見か? 実験の初日に確認 確認! 2011年5月9日 ④ 未発見
D中間子崩壊過程を用いた 軽いスカラー中間子の組成の研究
ATLAS実験における J/Y->mm過程を用いたdi-muon trigger efficiency の測定方法の開発及び評価
高エネルギー重イオン衝突実験 PHENIXにおける 光子崩壊を用いた低質量ハドロン探索
まとめ 素粒子実験領域、素粒子論領域合同シンポジウム “2010年代のフレーバー物理” 岡田安弘(KEK)
G. Hanson et al. Phys. Rev. Lett. 35 (1975) 1609
MPPCを用いた ハイペロン散乱実験の提案
CERN NA58 COMPASS実験による核子のスピン構造測定の 最近の結果 “Recent results on Nucleon Spin Structure at COMPASS” Tatsuro Matsuda (University of Miyazaki) On behalf of 山形大理A,
HERMESの横偏極水素標的用磁場の影響の評価と補正
K核に関連した動機による K中間子ヘリウム原子X線分光実験の現状 理化学研究所 板橋 健太 (KEK-PS E570 実験グループ)
宇宙線ミューオンによる チェレンコフ輻射の検出
Charmonium Production in Pb-Pb Interactions at 158 GeV/c per Nucleon
ATLAS 実験における Inner Detector を用いた レベル2ミューオン・トリガーの性能評価
ILC実験における ヒッグス・ポータル模型での ヒッグス事象に関する測定精度の評価
ATLAS検出器におけるFake Leptonの割合と Higgs・SUSY粒子探索に与える影響の研究
HERMESの偏極深非弾性散乱による クォークフレーバーごとの 偏極分布関数の測定
Z(mm)イベントを用いた ATLAS LVL1 Muon Trigger Systemのコミッショニング
B物理ゼミ Particle Detectors:Claus Grupen, Boris Shwartz (Particle id
EMCalにおけるπ0粒子の 不変質量分解能の向上
電子線を用いた 高分解能Λハイパー核分光用 散乱電子スペクトロメータの研究
μ+N→τ+N反応探索実験の ためのシミュレーション計算
 中小路義彦 (大阪大学) PHYCAL REVIEW D 77, 074011(2008) M.WAKAMATSU & Y.N
コミッショニング・調整作業 報告 10/12 実験エリアで初ビーム観測 10/19 B2-4調整 .vs.
? 格子QCDシミュレーションによる南部-ゴールドストン粒子の 質量生成機構の研究 質量の起源 ドメインウォールフェルミオン作用
大強度ビームにふさわしい実験装置をつくろう Kenichi Imai (JAEA)
(RHIC-PHENIX実験における粒子放出の方位角異方性の測定)
HERMESの横偏極水素標的の 深非弾性散乱におけるハドロン 測定による Single Spin Asymmetry
Measurements of J/ψ with PHENIX Muon Arms in 2003 p+p Collisions
BNL report AYAKO HIEI LOCAL meeting 2008/6/23
東京大学ICEPP 織田 勧 日本物理学会秋季大会 シンポジウム RHICで切り拓くQCD物性の世界 2008年9月22日(月) 山形大学
RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider)
2010年夏までの成果 測定器の性能の確認 既知粒子の再発見 W,Z ジェット 超対称性粒子の探索の始まり トップクォークの再発見
Penta Quark Search in sNN=200 GeV Au+Au Collisions at RHIC-PHENIX
陽子の中のSeaクォーク 柴田研究室 02M01221 渡辺 崇 [内容] 1.Seaクォークとは 2.β崩壊とクォーク
磁場マップstudy 1.
KOPIO実験のための中性子不感型光子検出器の設計
60Co線源を用いたγ線分光 ―角相関と偏光の測定―
Presentation transcript:

@KEK研究会『核子構造研究の新展開2009』 2009年1月10日 谷田 聖 (京都大学) RHIC-spinの最新結果 @KEK研究会『核子構造研究の新展開2009』 2009年1月10日 谷田 聖 (京都大学)

@KEK研究会『核子の構造関数2007』 2007年1月12日 谷田 聖 (京都大学) 2年前・・・ RHIC spin から見る核子構造 @KEK研究会『核子の構造関数2007』 2007年1月12日 谷田 聖 (京都大学)

何が変わった? Recorded Luminosity@PHENIX – longitudinal run Year Ös [GeV] Pol [%] FOM (P4L) 2003 (Run 3) 200 .35 pb-1 27 1.5 nb-1 2004 (Run 4) .12 pb-1 40 3.3 nb-1 2005 (Run 5) 3.4 pb-1 46 0.15 pb-1 2006 (Run 6) 7.5 pb-1 62 1.1 pb-1 62.4 .08 pb-1 ** 48 4.2 nb-1 ** ** initial estimate Year Ös [GeV] Recorded L Pol [%] FOM (P4L) 2003 (Run 3) 200 .35 pb-1 27 1.5 nb-1 2004 (Run 4) .12 pb-1 40 3.3 nb-1 2005 (Run 5) 3.4 pb-1 49 0.2 pb-1 2006 (Run 6) 7.5 pb-1 57 0.79 pb-1 62.4 .08 pb-1 48 4.2 nb-1

あれっ? 2007年はAu-Auのみ。偏極陽子のRunはなし。 2008年は5(実質4)週間のみ Recorded Luminosity@PHENIX – transverse run Year Ös [GeV] L [pb-1] Pol [%] FOM (P2L) 2001 200 .15 pb-1 15 0.0034 2005 .16 pb-1 47 0.038 2006 2.7 pb-1 51* 0.7 62.4 .02 pb-1 48 0.0046 2008 5.2 pb-1 46 1.1 * 水平方向偏極

RHIC spin って? 「陽子のスピンはどこから来るの?」という質問に答えるための実験の1つ。 陽子=クォーク3つ?? 背景:陽子中のクォークの偏極を測る実験  → レプトン Deep Inelastic Scattering

レプトンDISの結果 RHIC spin 実験 クォークのスピンは陽子のスピンの20-30%ぐらいしか担っていない → spin crisis では、残りは何? グルーオン? クォークが軌道角運動量を持っている? RHIC spin 実験

DISでは(なかなか)わからないこと Photonを媒介 → 直接見ているのは電荷だけ u : d : s : g = 4 : 1 : 1 : 0 特にグルーオンは見えない ( Q2 evolution, photon-gluon fusion) gluonを直接見る→ハドロン同士の衝突が必要       陽子・陽子コライダーへ

グルーオン偏極測定の原理 偏極陽子衝突で ALL を測る。 = (parton pol.)2× (aLL in parton reaction)

グルーオン偏極測定の原理 Parton level の代表的な3プロセス(LO) 実際にはパートンfragmented hadronを観測 channel ごとに違う割合で混ざる パートンの情報(Bjorken x など)はobscureされる

測定チャンネルの例  golden channel Direct photon: g + q  g + q フラグメンテーションの影響を受けない。 他のプロセス (e.g.`qq  gg)の混入が少ない     golden channel Jet, high-pT ハドロン生成 3つのプロセスが全て混ざる 全てLOなので、統計が一番多い。     比較的少ない Luminosity で情報が得られる。 重いクォーク(チャーム、ボトム) RHICでは gg→`qq がメイン W: quark の flavor分解 例えば W+ なら`du

The Relativistic Heavy Ion Collider accelerator complex at Brookhaven National Laboratory PHENIX STAR Brhams pp2pp

RHIC p+p accelerator complex The polarimeters are experimental devices RHIC pC “CNI” polarimeters absolute pH polarimeter BRAHMS & PP2PP PHOBOS RHIC Siberian Snakes PHENIX STAR Siberian Snakes Spin Rotators 5% Snake LINAC BOOSTER AGS pC “CNI” polarimeter Pol. Proton Source AGS Coulomb-Nuclear Interference 200 MeV polarimeter Rf Dipoles 20% Snake

Delivered luminosity at s = 200 GeV RHIC performanceの変遷 2006, P=60% Delivered luminosity at s = 200 GeV 2008, P=45% 2005, P=46% 2003, P=34%

PHENIX実験 Pioneering High Energy Nuclear Interaction EXperiment

The PHENIX Detector Philosophy Central Arms Muon Arms 小さなsystematics 高分解能・高レート。ただしAcceptanceは小さい。 高いPID能力 Central Arms |h| < 0.35, Df ~ p g, p0, e, p+-, ... – Identified 運動量、エネルギー測定 Muon Arms 1.2 < |h| < 2.4 運動量測定 小さなsystematics relative luminosity ~ 10-4

Solenoid Tracker At RHIC The Collaboration STAR Solenoid Tracker At RHIC

STAR Detector Central Tracking 0.5 T Solenoid Triggering & Luminosity 2005 run Triggering & Luminosity Monitor Central Tracking

ALL 測定 Run6: arXiv:0810.0694 PHENIX p0 central arm (y~0)

Jet ALL(y~0) STAR

さて、DGは? 欲しいもの:Dg(x) データ点はいろいろなxのクォーク、グルーオンが重なったもの  Deconvolution が必要。 (今のところ)実用的な解析は、 Dg(x)の関数系を仮定 例: Dg(x)=Cg(x)xa(1-x)b 実験データ(DISを含む)をフィットして、最適なパラメータを探す 例1: GRSV(M. Gluck et al., PRD 63 (2001) 094005.) DGを仮定して、それ以外のパラメータはDISを使って決める DGによっていくつかのバージョン(GRSV-std, max, min, ...) 例2: AAC(平井氏のトーク)

GRSVの範囲内では *Theoretical uncertainties not included

違う仮定では? 0.02 < x < 0.3の範囲での DGには強い制限

最近のGlobal Analysisの例 de Florian et al., PRL101 (2008) 072001 If you consider the thousands of points going into standard global fits of unpolarized pdf’s, we’ve still got a long way to go!

Neutral pion at STAR -0.95 < h < 0.95 1.0 < h < 2.0 STAR

h

Charged pion STAR

unidentified h+- at 62.4 GeV 14% polarization uncertainty not included

direct photons

J/y J/y

AN測定 AN: transverse偏極に対しての左右非対称性 1回の測定で、前方・後方の両方を測れる Left Right p  p π0, xF<0 π0, xF>0 Left Right p  p

これまでは・・・ ナイーブなpQCDでは AN ~ mq/sqrt(s) ~ 0 でも、大きなANが観測 されている → なぜ? STAR arXiv:0801.2990(Accepted by PRL) でも、大きなANが観測 されている → なぜ? STAR いくつかのメカニズムが提案  - Sivers メカニズム  - Collins メカニズム  - Twist 3 メカニズム  - ...

ANが出てくるメカニズム(例) Sivers メカニズム: 核子スピンとパートンのkT間の相関 Collins メカニズム: Transversity (quark 偏極) × jet fragmentation の非対称性 SP kT,q p SP p Sq kT,π Sq Phys Rev D41 (1990) 83; 43 (1991) 261 Nucl Phys B396 (1993) 161 グルーオンによる効果:有 グルーオンによる効果:無

AN at √s = 62.4 GeV p0 p0 < p+ ~ -p- 傾向は他のエネルギーと同じ PRL101, 042001 (2008) p0 p0 < p+ ~ -p- 傾向は他のエネルギーと同じ

AN at √s = 200 GeV BRAHMS Preliminary

p0 AN との比較 やはりpTの単調減少 関数ではない! charged pと同じく、 単純な傾向を示さない STAR

AN - Di-jet Di-jet 測定 → kTの左右非対称性 fragmentationがないので、Collins effectは効かない → Sivers effectに敏感 (Boer & Vogelsang PRD 69 (2004) 094025 ) STARによる測定 STAR EMC  coverage Blue(+z) Yellow(-z) proton Proton -1 +2 前後非対称な アクセプタンス

AN - Di-jet -1 < h < 2 (blue) 5<pT<10 GeV/c Null Tests STAR Parity-violating top-bottom asymmetry several x 10-3の精度で0とconsistent

Emphasizes (80%+) gluon Sivers AN - Di-jet(2年前のスライド) Emphasizes (50%+ ) quark Sivers Emphasizes (80%+) gluon Sivers STAR HERMESのデータをもとにした quark Sivers effect の予想と 大きく合わない!→ 謎。Sivers メカニズムによる説明に疑問

New Calculation Bomhof, Mulders, Vogelsang, Yuan: PRD75, 074019 (2007) Prediction for dijet AN if Sivers contributions were same as for SIDIS (FSI) Initial- and final-state cancellations in p+p  jet+jet found to reduce expected dijet asymmetry at RHIC. Prediction for dijet AN if Sivers contributions were same as for Drell-Yan (ISI)

IFF and Collins FF _ _  FF measurements are ongoing at KEK-BELLE Interference fragmentation function J. Collins, S.Heppelmann, G. Ladinsky, Nuclear Physics B, 420 (1994) 565 h1  h2 quark _ Quark spin Collins fragmentation function J. C. Collins, Nucl. Phys. B396, (1993) 161  h quark _ (courtesy A. Bacchetta) FF measurements are ongoing at KEK-BELLE

Asymmetry result Still need more data...

予定 2009年は2月からRun9がスタート 500GeVのRun ppのデータを取得 最初は500GeV、その後200GeVにシフト 6月までの実験を予定。4月までの予算は確保済み。 500GeV、200GeVともに20pb-1程度のデータを取得予定。 500GeVのRun W – sea quarkの偏極度をflavorごとに測定 y~0では200イベント程度実際に観測可能 前方、後方については新しいtrigger回路のcomissioning ハドロン、photonの測定では、より小さなx領域に感度 2010年には本格的なRunを予定

海クォーク偏極度の測定に向けて 偏極陽子陽子衝突におけるW粒子の Single Spin Asymmetry (AL)は反クォークの偏極度に敏感 反応に参加する粒子のフレーバーとヘリシティが固定 パリティを破るのでALは0ではない RHIC PHENIX実験において W粒子崩壊から生じる高運動量のμ粒子を検出する x1 – x2 の大きいところでは最初の項のみ が主に効く。

現在のPHENIXのトリガーでは2GeV/c以上のμを捕まえている 新しいトリガーの必要性 現在のトリガーのままでは、√s=500GeVでの設計輝度においてトリガー頻度が~50kHzになってしまう →Muon Arm用DAQバンド幅の限界(2kHz)を大幅に超えている →このままでは、低運動量μのデータでいっぱいになってしまう・・ 現在のPHENIXのトリガーでは2GeV/c以上のμを捕まえている PHENIX検出器 μ粒子 ミューオンの運動量分布 (√s=200GeV) ビーム W粒子は運動量40GeV/c以上のμ粒子によって同定するため、 高運動量のμ粒子を選択的に検出できるようなトリガーが必要!! ビーム

トリガー原理 PHENIX Muon Tracker(MuTr)を用いたトリガーが提案された →粗い軌跡情報を得て、高運動量μ粒子を選び出す 棄却能力 (required = 6000) →約24000が達成できるはず!(シミュレーションより) MuTr PHENIX検出器

MuTRG-ADTX board Overview ~95% Split! MuTR. Current FEE DATA DCM (Data Collecting Module) ~95% Split! Trigger GL1 DATA ~5% Trigger MuTRG-ADTX MuTRG-MRG Optical Link 1.2Gbps Optical Link 2.6Gbps μ-Trigger LL1 MuTRG-TX Deserialized data Counting House Muon Arm 46

新しいトリガー生成回路の性能評価 F.H.R ~1kHz F.H.R ~10kHz F.H.R ~100kHz Efficiency against the peak strip ~Threshold dependence (St.2)~

まとめ DGに関しては、STAR・PHENIXのデータ双方から、consistentな結果が得られた。 この範囲ではgluon偏極は小さい。むしろ負の偏極をfavor より小さな(大きな)x領域を探索すべく、努力している Transverse 偏極を使った測定 前方でのみ有限の AN が観測され、後方・Midrapidityでは AN~0 → valence quark が原因? エネルギーを変えても、この傾向は変わらない。 pのANは、pTの単調減少関数ではなく、複雑な形をしている まだメカニズムについて決着はついておらず、様々な測定が続けられている。