志垣 賢太 （ ） “日本の核物理の将来” 高エネルギー重イオン分科会 2011 年 5 月 1 日 於 東京大学

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1 志垣 賢太 （ ） “日本の核物理の将来” 高エネルギー重イオン分科会 2011 年 5 月 1 日 於 東京大学
カイラル対称性回復現象探究に向けて 志垣 賢太 （ ） “日本の核物理の将来” 高エネルギー重イオン分科会 2011 年 5 月 1 日 於 東京大学

2 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
発表概要 カイラル対称性回復現象探究の意義 現在までの状況と成果 通常原子核領域／高エネルギー密度領域 低質量ベクトル中間子／低質量連続分布 実験手法に関する考察 e+e- 測定／m+m- 測定／その他 実験条件に関する考察 LHC/RHIC/FAIR/J-PARC まとめ （と議論すべき点） 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

3 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
高エネルギー原子核による QCD 探求 極初期宇宙における原子核物質 宇宙開闢 （ビッグバン） から 10-5 秒以内の物質相 パートンと強い相互作用 （i.e. QCD） の基本的性質 高エネルギー／高パートン密度極限での QCD の振舞 ハドロン質量の起源 カイラル対称性 （部分的） 回復による質量状態変化 高エネルギー密度極限 ⇔ エネルギー探査 格子 pQCD の適用最適領域から 通常原子核中のハドロン実験までを包含 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

4 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
複雑系に挑む物理戦略 （PHENIX） すべての時間段階から可能な限り多種の信号を 初期衝突起源 （パートン非閉込相を通過） 高横運動量粒子 （ハドロン・ジェット, ハドロン, 光子） 重いクォーク （c, b） を含む粒子 重いクォーク対の束縛状態 （J/Y, Y’, ） パートン非閉込相起源 低質量ベクトル中間子 （f, w, r） 熱輻射 （光子, レプトン対） パートン起源の集団的運動 ハドロン相起源 パートン運動学の境界条件 S.Nagamiya (?) in preparation phase of PHENIX 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

5 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
ハドロン質量状態変化探求の意義 歴史的意義： パートン非閉込相探索手段 ↓ 高エネルギー原子核衝突物理学の進展 パートン非閉込相の存在 （他の手段により） 確立 パートン非閉込相に対する定量的知見と完全な理解へ 現代的意義： パートン物質の性質探求 対称性の自発的破れの直接検証 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

6 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
パートン物質性質探求における課題 RHIC と LHC 初期プログラムを踏まえて 到達パートン密度 より高い横運動量領域でのジェット抑制／変質 重クォーコニア （J/Y, ） 抑制／再生成 初期温度と時空発展 熱輻射光子 熱輻射光子相関 カイラル対称性回復 低質量ベクトル中間子 （f, w） 質量状態変化 i.e. 新たな物質状態の包括的理解 透過的プローブ （光子, レプトン） の利用 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

7 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
もう一つの物理的側面 南部陽一郎 素粒子・核物理学における対称性の自発的破れの発見 小林誠, 益川敏英 クォークの世代数を予言する対称性の破れの起源発見 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

8 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
カイラル相転移の特筆すべき意義 物質質量発現の本質 （> 98%） 極初期宇宙 （～ 10-5 秒） が経験した相転移 宇宙の歴史上 （唯一？） 実証可能な自発的相転移 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

9 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
カイラル対称性回復現象探索レシピ クォークの （有効） 質量低下 = ハドロン質量低下 特に軽いベクトル中間子で顕著な影響の予言 レプトン （／光子） 測定の必然性 ハドロン （不適） 電子 陽電子 T.Hatsuda, H.Shiomi and H.Kuwabara Prog. Theor. Phys. 95 (1996) 1009 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

10 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
高温方向への試み SPS でのレプトン測定 NA45 (CERES) （Pb+Au  w/f/cont. e+e- ） NA50/51/60（Pb+Pb  w/f  m+m- ） PHENIX （HBD 以前） 公表データ p+p  w/f/cont.  e+e-/p0g/p0p+p-/K+K- d+Au  w/f  e+e-/p0g/p0p+p-/K+K- Cu+Cu  w  p0g/p0p+p- Au+Au  w/f/cont.  p0g/p0p+p-/K+K- PHENIX w/ HBD 2008/2009 年稼動; 解析進行中; 撤去済 PHENIX w/ VTX 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

11 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
高温方向の成果 （1） PHENIX （Au+Au  w/f  e+e-） d+Au  f  K+K- Au+Au  f  K+K- ハドロン崩壊 h f f Au+Au  f  e+e- d+Au  f  e+e- 電子対崩壊 f f 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

12 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
高温方向の成果 （2） PHENIX （Au+Au  w/f  e+e-） p+p    0+- p+p    0 Au+Au    0 w w w ハドロン崩壊 h d+Au  w  e+e- Au+Au  w  e+e- w w 電子対崩壊 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

13 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
高密度方向への試み 通常原子核中のハドロン質量変化探索 KEK E325 （pA  w/f  e+e-） J-Lab CLAS （gA  w/r/f  e+e-） CBELSA/TAPS （gA  w  p0g） J-PARC で計画中 E16 （pA  w/f  e+e-） E26 （p-A  w  p0g） cf. p 原子実験 中間エネルギー軽イオン Hades （Ar+KCl  w/f  e+e- ） 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

14 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
高密度方向の成果 KEK-PS E325 （p+Cu  w/f  e+e-） 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

15 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
現在の状況のまとめ ベクトル中間子質量変化 E325 以外では確認されず 低質量連続分布の増大 r の変質？ 幅増大？ PEHNIX の結果は未解決 一行で纏めると： カイラル対称性回復現象未検出 （未確認） 積年の S/B 比との戦いに未だ苦戦 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

16 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
実験手法に関する考察 e+e- 測定 電子識別 （RICH, TRD） + ダリツ電子除去 （“HBD”） 設計思想としては妥当 現存 （e.g. PHENIX） の HBD 性能…？ m+m- 測定 ダリツの問題 （ほとんど） なし （衝突型実験での） 課題： 低運動量 m 識別 カイラル磁場効果？ 他には？？ （何れのアプローチも） 技術革新／発想転換の必要 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

17 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
実験条件に関する考察 高バリオン密度領域, e.g. FAIR, J-PARC（, SPS） 高輝度化 （e.g. 対 AGS 比） が稀事象探索の鍵 固定標的実験の利点／難点 J-PARC における重イオン加速の実現可能性？ 高エネルギー密度領域, e.g. RHIC s-PHENIX の電子測定能力？ 広範囲のエネルギー領域探査も 高エネルギー密度極限, LHC （!） “カイラル探求には不適” との風評 （測定条件上の挑戦） 物理的好条件 ← 高温, 大容積, 長寿命の系生成 ALICE の電子測定能力？ “s-ALICE”？ 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

18 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
現在 ～ 10 年後 PHENIX HBD/VTX データ解析 （+ s-PHENIX） ALICE 低質量ベクトル中間子測定 FAIR/J-PARC へ向けた R&D J-PARC 重イオン加速 R&D （／建設） 10 年後 ～ 20 年後 FAIR/J-PARC 検出器建設 次世代検出器 （e.g. s-ALICE） R&D 20 年後 ～ FAIR/J-PARC/s-ALICE における系統測定 註： “/” および併記は “今後の検討により取捨選択” の意を含みます。 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太

19 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太
まとめ （と議論すべき点） 高エネルギー原子核衝突によるカイラル探求 通常原子核中のハドロン実験を包含 格子 QCD 計算と密接な共同歩調可能 パートン相に対する定量的知見と並ぶ重要課題 低質量ベクトル中間子の質量状態変化探索 重点課題として位置付不変 未検出 （あるいは未確定） e+e-／m+m- 測定の検討 他の実験手法の可能性？ 衝突型／固定標的実験の双方に利点 （と難点） 2011/05/01 カイラル対称性回復現象探究に向けて – WG04 分科会 – 志垣賢太