重心系エネルギー200GeVでの金金衝突におけるPHENIX検出器による低質量ベクトル中間子の測定

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1 重心系エネルギー200GeVでの金金衝突におけるPHENIX検出器による低質量ベクトル中間子の測定
27aWA6 重心系エネルギー200GeVでの金金衝突におけるPHENIX検出器による低質量ベクトル中間子の測定 ～　Contents　～ 　・研究動機 　・金金衝突の実状 　・解析手法 　・結果 　・今後の改善点 　・結論と今後 広島大学理学研究科 中宮　義英 for the PHENIX Collaboration

2 研究動機：高温下におけるQGP相転移付近でのベクトル中間子の 性質変化を調べる。（カイラル対称性の回復による質量変化）
K.Rajagopal,Avta Phys.Polon. B31(2000)3021 化学ポテンシャル 温度 √sNN = 200GeV, 金金衝突で実現 できる領域 ＜ √sNN = 200GeV, 金・金衝突でのΦ中間子の観測＞ 何故、φ中間子か？⇒φ中間子の寿命と高温状態の継続時間が同じオーダーである。 何故、e+e-崩壊モードなのか？⇒レプトン対は強い相互作用をしないため、QGP冷却後 のハドロン相の影響を受けにくい。 ＜実験的なジグナル＞ ・質量（不変質量分布の平均値）変化。 ・寿命（不変質量分布の幅）変化。 ・崩壊比変化。

3 金金衝突（ √sNN ＝ 200GeV,）の実状 ～電子陽電子対崩壊粒子の成分～ ・π0やphoton conversion起源の電子
S.S.Adler et al, Phys.Rev.Lett.96,032301(2006) ・99%はπ中間子、電子は約0.1% ・φ→e+e-への崩壊比は10-4 ・π0やphoton conversion起源の電子 がドミナントである。

4 解析手法：　電子識別 ・RICHによる電子識別 衝突点 ・Emcによるタイミングカット ・エネルギー/運動量カット

5 解析手法： 不変質量分布とイベントミキシング
解析手法：　不変質量分布とイベントミキシング イベントミキシング法の概念図 黒：実際の分布 赤：イベントミキシング法による分布 衝突１ e+ φ e- e- 衝突2 e+ e- e- イベントミキシング ピークのある部分を除いてよく一致している。 中間子起源の電子・陽電子

6 結果：（１）φ中間子の不変質量分布 衝突中心度 0-20% 衝突中心度 40-94% 衝突中心度 20-40% Minimum bias
質量１Gev/c^2 付近を拡大 衝突中心度が大きい程 周辺衝突

7 結果：（２）無相関な分布を差し引いた後のφ中間子の不変質量分布
衝突中心度 0-20% 衝突中心度　20-40% 衝突中心度 40-94% Minimum bias

8 今後の改善点：Φ中間子のシグナルとコンビナトリアル
現状：φ→e+e-のシグナルのコンフィデンス レベルはコンビナトリアルバックグランド が多いため低い。 電子・陽電子に崩壊するドミナントな親粒子 ・Dalitz崩壊成分 ・photon conversion成分 ⇒コンビナトリアルを減らす為に 　・Dalitz崩壊成分 　・photon conversion成分 を起源とする電子・陽電子を 除去する必要がある。

9 今後の改善点 ：（１） Dallitz崩壊成分の除去
　・π0→γe+e- 　・η→γe+e- ⇒エネルギーの大部分を γが持っていくのでDalitz崩壊の e+e-で組んだ不変質量のピークは 0 GeV/c^2 近傍にできる。 ＜Dalitz崩壊の電子によるコンビナトリアルを除去する方法＞ 　１．Low mass cut ⇒質量が0 GeV/c^2付近になるような電子をカットする。 　２．‥Hadron Blind Detectorの実装（数年後）

10 今後の改善点 ：（2） photon conversion成分の除去
主にビームパイプから生じる。 ＊0.02GeV/c^2にピークをもつ理由＊ ビームパイプ 検出点 衝突 θ θ：計算されるオープニングアングル ＜photon conversionの電子によるコンビナトリアルを除去する方法＞ 　１．Low mass cut ⇒質量が0 GeV/c^2付近になるような電子をカットする。 　２．PhiV cut ⇒ photon conversionから生じる電子陽電子対はmasslessの為、 　　　磁場に対して垂直なベクトルを持つので磁場ベクトルと 　　　e+e-の作る平面の法線ベクトルが平行になるような電子 　　　を除去する。 γ e+ e-

11 結論と今後 ＜結論と今後＞ ・核子対当たり重心系エネルギー200GeVの金＋金衝突 におけるφ→e+e-崩壊モードの不変質量分布を各衝突中心度 ごとに求めた。 ・今後の課題は不変質量分布のコンビナトルバックグラウンドを 作る主な成分であるphoton conversionやDalitz崩壊による電子 を除去し、シグナルのコンフィデンスレベルを向上させることである。

12 Back up

13 物理的背景 ＜Goldstone模型＞ ＜南部-Jona-Lasino模型＞ フェルミオン場とスカラー場の相互作用系のラグランジアン密度
を持つ。 ・カイラル変換 の下でLが不変でない為に 質量項 ・この時のフェルミオンの質量はg<σ>である。 ・<σ>は温度・密度に依存するので、高温状態下では ハドロンの質量変化が見られるであろう。

14 高エネルギー重イオン実験の描像 φ e+ e- Φ中間子（　　） 質量：1.02GeV/c2 寿命： 1.6×10-22s

15 不変質量分布の成分

16 不変質量分布の成分 ・DD-bar起源 Dallitz崩壊：π0→γe+e- η→γe+e- photon conversion
黒：実際の分布 赤：イベントミキシング法による分布 J/ψ中間子（　　） 質量：3.1GeV/c2 寿命：7.2×10-21s ・DD-bar起源 ・熱的電磁放射 Dallitz崩壊：π0→γe+e- η→γe+e- photon conversion

17 生成断面積のズレ CERES/NA45の結果：1995‐1996 0.2～0.6GeV/c2の領域で生成断面積が増加 →カイラル対称性の回復に伴うρ中間子の質量変化？

18 衝突中心度と衝突関与核子数 y x 周辺衝突 ・衝突中心度：原子核の衝突の重なりの程度を 表す値 ・衝突関与核子数：衝突関与部に存在する
衝突関与核子数：この場合は8個 反応傍観部 Z D C へ 反応関与部 反応関与 Z D C へ 反応傍観部 周辺衝突 ・衝突中心度：原子核の衝突の重なりの程度を 　　　　　　　　　表す値 ・衝突関与核子数：衝突関与部に存在する 　　　　　　　　　　　　核子数のこと ・衝突中心度→衝突関与核子数とする理由：衝突 中心度を定義できない陽子・陽子衝突実験の 結果と比較できるようにする為。 中心衝突

19 電子・陽電子の識別1 ： RICH x z ＜本解析で電子・陽電子である純度を高めるために＞ ・光電子増倍管が複数本ヒット
光電子増倍管を上から見た図 ヒットのあった光電子増倍管 実際のチェレンコフリング 飛跡から求めたチェレンコフリング 荷電粒子の進行方向 θ 球面鏡 光電子増倍管 チェレンコフ光 ＜本解析で電子・陽電子である純度を高めるために＞ 　・光電子増倍管が複数本ヒット 　・ヒット点から作られるチェレンコフリング 　　の形が最もらしい 　・粒子飛跡から予想される光電子増倍管の 　　ヒット点と実際にヒットした点が近い

20 電子・陽電子の識別２：その他の検出器 エネルギー/運動量カット Emcタイミングカット

21 ・EMCヒット点と外挿から予想されるヒット点との差を小さくする。 ・ゴーストトラックの除去
信頼度の高い飛跡の選別 y EMCの実際のヒット点 δφ EMC内の電磁シャワー 飛跡から外挿された点 x 荷電粒子の飛跡 PCによる検出位置 DCによる検出位置 ゴーストトラック BBCによる衝突点 ＜信頼度の高い飛跡を選別するために＞ ・EMCヒット点と外挿から予想されるヒット点との差を小さくする。 ・ゴーストトラックの除去