Topics in Plasma Signatures at RHIC 藤井宏次 （東大・駒場） CERN announcement in Feb. 2000 Flowing matter Jet quenching Jet Tomography Baryon ‘anomaly’? More on Jet Tomography CERN now Outlook 1/28/04 FUJII@KEK workshop

0. 初めに お断り： ~ 80 exp papers/3yrs ~ so many theory papers on RHIC already ~ 45 plenary, ~ 100 short talks, a number of poseters @QM04会議 会議に影響された、一部分の紹介 詳細は www.lbl.gov/nsd//qm2004/　のホームページ 1/28/04 FUJII@KEK workshop

0. 初めに 重イオン衝突特有の変数 sqrt(s), A, b y, h … rapidity ~ 縦方向運動量 pT 横方向運動量 Npart, Ncoll モデルによる定義 中心衝突ほど大きい dNch/dy 荷電粒子数/rapidity 1/28/04 FUJII@KEK workshop

Invariant momentum distribution & Flow 相互作用（EOS）による集団的な流れの生成 V0; Radial flow ブーストされた熱分布 重たい粒子がほどTeffが大 V1; directed flow 非中心衝突 V2; elliptic flow 非中心衝突 「圧力」勾配の目安 z 1/28/04 FUJII@KEK workshop

1. CERN announcement in Feb. 2000 ‘New State of Matter’ Chemical equilib.& Strangeness enhancement Low mass dileption J/psi suppression Becattini WA97, PLB433 NA50, Santos QM04 端 中心 1/28/04 FUJII@KEK workshop

Collision Energy and Multiplicity より高エネルギーに進む利点 ハードな過程が優勢になってくる ジェット、重いクォーク、direct g …etc. 初期過程を計算できる より大きなエネルギー開放 ~ log2s 濃密、長生きの高エネルギー領域 pQCD ストリング模型 X.N.Wang Au+Au RHIC (2-8)x103 700 430 dNch/dy 5500 200 17 s1/2 (GeV) LHC RHIC SPS Central coll. Alice theory overview, fig1-7 1/28/04 FUJII@KEK workshop

2. Flowing matter; Large v2 CERN で確立された重要な概念：‘flow’ 集団的流れの生成には相互作用が極めて重要 RHICでは流体模型がv0,v2を同時に記述; ‘Hydro Limit’ CERES 17 AGeV 17 AGeV CERES/SPS 1/28/04 FUJII@KEK workshop Presented by M.Gyulassy@QM04

3. Jets and Quenching High energy quarks and gluons propagating thru quark-gluon plasma suffer differential energy loss via elastic scattering from quanta in the plasma. … + Radiation (Pluemer, Gyulassy, Wang ’95) 活発な理論研究(BDMPS, Zakharov, Wiedemann, Levai,Vitev,…) 1/28/04 FUJII@KEK workshop

3. Jets and Quenching 真空： E loss ~ 1GeV/fm (string tension) X 媒質中： E loss ~ 物質内のエネルギー輸送 エネルギー損失と方向相関の喪失 (pT broadening) Matter X 摂動論による評価 – non-Abelian Bremsstrahlung Baier, Dokshitzer, Muller, Peigne, Schiff (96), Zakharov(97), … 1/28/04 FUJII@KEK workshop

3. Jets and Quenching 実際に得られた結果： =1, if sum of pp colls. 周辺衝突 中心衝突 T. Hemmick, QM04 　=1, if sum of pp colls. 周辺衝突 中心衝突 1/28/04 FUJII@KEK workshop

3. Jets and Quenching 実験グループ間の一致性 1/28/04 FUJII@KEK workshop

d + Au Control Experiment 3. Jets and Quenching Phenix group 比較実験＠RHIC 衝突で生成された媒質による効果であること Au + Au Experiment d + Au Control Experiment X X Final Data Preliminary Data 1/28/04 FUJII@KEK workshop

3. Jets and Quenching 比較実験＠RHIC 衝突で生成された媒質による効果であること AuAu実験後の、比較実験d-Auにおいて、Quenchingが 終状態効果であることが確認されたので、日本の新聞は d-Au衝突の中にPlasmaが示唆されたように報道してしまった… 1/28/04 FUJII@KEK workshop

4. Jet Tomography* * X線断層撮影 Matterとの相互作用をツブサニ調べて、Matterの情報を得る Back-to-Back 相関;　確かに後方ピークが消失 d+Au Df |h|<0.7, trig; 4<pT(trig)<6 GeV/c assoc.; 2<pT<pT(trig) 1/28/04 FUJII@KEK workshop PRL91 072304 (2003)

4. Jet Tomography* * X線断層撮影 理論的な模型が、high pT Quenching と Back-to-back 相関の消失を一貫して説明できる ～100 e0 e.g., ‘Hydro+Jet’ Model (Hirano-Nara, PRL91) 1/28/04 FUJII@KEK workshop

0. 小休止： 大きなv2  流体的な取扱いが適切な(Sticky) Matter High pT粒子の抑制＋dA生成物質によるJet Quenching …… QM04以前に公開済み …… これからQM04で学んだこと 1/28/04 FUJII@KEK workshop

5. Baryon ‘anomaly’ at RHIC Phys. Rev. Lett 91, 172301 (2003). p/p p/p AuAU中心衝突においては、 Pionsは抑制されるが、Protonsは抑制されない！　　　　　　QM01 ~ J. Velkovskaya QM04 1/28/04 FUJII@KEK workshop

5. Baryon anomaly at RHIC いくつかあるうちの、二とおりの説明 どちらもｐT分布を記述できる Quarks recombine Quarks flow, baryon has 3q Fries et al. PhysRevC68(03)044902 Hadrons Flow 重たい粒子ほど影響が大きい Hirano-Nara nucl-th/0307015 1/28/04 FUJII@KEK workshop

Baryons and mesons are different 5. Baryon anomaly at RHIC Look at f meson: J. Velkovskaya QM04 Baryons and mesons are different 1/28/04 FUJII@KEK workshop

The QGP Fingerprint at RHIC = Bulk collective flow PQCD(T) M. Gyulassy QM04 F Asym. pQCD Jet Quenching Bulk PQCD Hydro qn Coalescence

6. More on Jet Tomography エネルギー損失の行方 F. Wang for STAR, QM04 Koike-Matsui, Phys.Rev.D45(92) … how the energy supplied by these test charges is distributed ... F. Wang for STAR, QM04 どのように損失エネルギーが熱化するのか 損失エネルギーはいくらか S. Pal, S. Pratt, PLB574 (2003) 21. X.-N. Wang, PLB 579 (2004) 299, nucl-th/0307036. C.A. Salgado, U.A. Wiedemann, hep-ph/0310079. M. Gyulassy, I. Vitev, X.-N. Wang, B.-W. Zhang, nucl-th/0302077. …… 1/28/04 FUJII@KEK workshop

6. More on Jet Tomography Reconstructing associated particles F. Wang QM04 Df (1/Ntrig) dN/d(Df) STAR Preliminary background Signal 0.15<pT<4 GeV/c p+p Jet-like structures Au+Au top 5% Select a leading particle 4<pT<6 GeV/c, |h|<0.75. Associate all other particles (0.15<pT<4 GeV/c, |h|<1.1) with the leading particle. Form Df,Dh correlation. Background from mix- events. v2 modulation on background. Normalize in 0.9<|Df|<1.3. Efficiency corrections are applied to associated particles. Take difference and normalize per trigger. High pT particle p+p High pT particle Au+Au 1/28/04 FUJII@KEK workshop

6. More on Jet Tomography p+p STAR Preliminary F. Wang QM04 STAR Preliminary With the same final leading particle, we are selecting a larger energy jet in central AA than in pp. p+p 1/28/04 FUJII@KEK workshop

stat. mom. conserv. Borghini et al. 6. More on Jet Tomography エネルギー損失の行方 F. Wang QM04 (1/Ntrig) dN/d(Df) Df STAR Preliminary p+p Au+Au 5% Fit to near side: const. + gaussian + Borghini-cos(fixed) stat. mom. conserv. Borghini et al. free fit 実験により、Jetの構造変化、Matterとの相互作用が見始めている！ Jetに関連したsystematics 1/28/04 FUJII@KEK workshop

7. CERN Now, before LHC Systematics Energy scan by NA49 M. Gazdzicki, QM04 Energy scan by NA49 　20、30、40、80、158GeV 　pion 多重度 2. K+ 生成 3. K+ 有効温度 …etc A scan – lighter ions J/psi improvement by NA50 QCD critical point? 揺らぎの振る舞い ? 1/28/04 FUJII@KEK workshop S1/4

Critical Point QCD critical point Stephanov, Rajagopal, Shuryak PRL (1998) QCD critical point カイラル対称性は顕わに破れている 秩序変数はスカラ密度、エネルギー密度、バリオン数密度の線形結合 保存量の揺らぎがむしろ大切 バリオン数、エネルギー HF-Ohtani hep-ph/0401028 Son-Stephanov hep-ph/0401052 Allton et al. hep-ph/0206200 Fodor-Katz, JHEP0203:014(’02) 1/28/04 FUJII@KEK workshop

Effective Potentials at the critical points NJL model O(4) TCP Z2CP r e 1/28/04 FUJII@KEK workshop s

8. Outlook RHIC ‘Overwhelming’ QGP? 集団的な‘パートン物質’を見ている CERN 系統的なスキャン 　　　　 強い集団流れの生成 　　　　 ジェット・エネルギー吸収 　　これから 　　　　 ジェットとMatter相互作用の系統的な解析 Jpsi, g など‘Rare　observables’ … Run 4 CERN 系統的なスキャン Plasma生成の敷居条件 QCD critical point 会議の影響を受けて消化しきれていない一個人の感想です。 1/28/04 FUJII@KEK workshop