概要 - 高エネルギー原子核実験グループ

数理物質科学研究科修士論文概要
専攻名
学生氏名
物理学専攻
200820276
横山広樹
学位名
修士 (理学)
指導教員
三明康郎
学籍番号
修士論文題目
印
LHC-ALICE 実験における QGP 研究のための
クォーク／グルーオン・ジェット識別能力の評価
εg : 1.0 → 0.4 におけるジェット内のグルーオンジェット
Jet
らクォーク・グルーオンプラズマ (QGP) 相に相転移すの増加率 15 ％を得た (ET
= 100GeV)。
ると考えられている。QGP とは核子内のクォークがそ
また、鉛-鉛衝突において、εq : 1.0 → 0.4 におけるジェ
高温高エネルギー密度下において物質はハドロン相か
の閉じ込めから解放され、自由粒子のように振る舞う状ット内のクォークジェットの増加率 20 ％、εg : 1.0 → 0.4
態であり、高エネルギー加速器を用いた重イオン衝突実
におけるジェット内のグルーオンジェットの増加率 15 ％
験によって実現されると考えられる。
Jet
を得た (ET
= 100GeV , pT > 1GeV/c)。
欧州原子核研究機構 (CERN) において 2009 年から開
√
始された LHC 加速器を用いた粒子衝突実験では s =
√
14TeV の陽子-陽子衝突や sNN = 5.5TeV の鉛-鉛衝突
鉛-鉛衝突において、バックグラウンド粒子がジェット
内のクォーク (グルーオン) ジェットの割合に与える影
実験が予定されている。LHC での実験プロジェクトで
響は運動量閾値 (pT > 1.0GeV/c) において 5 ％未満で
√
あった。図は sNN = 5.5TeV の鉛-鉛衝突における識
ある ALICE 実験は重イオン衝突実験による QGP 物性
別後のジェット内のクォークジェットの割合を示したも
探索を目的にしている。ALICE 実験では、RHIC 加速
のである。(実線:識別無し (εq = 1) , 星:εq = 0.4) こ
器を用いた実験で困難であった、高エネルギージェット
れより、Likelihood 法を用いたジェットの識別において
をプローブとした QGP 中でのパートンのエネルギー損
クォーク (グルーオン) ジェット識別能率を操作すること
失機構の解明が期待される。
で、ジェット内のクォークジェット/グルーオンジェット
パートンが QGP 中を通過する際のエネルギー損失は
比を変化させることが可能であることがわかった。この
パートン種と QGP 中での通過距離の関数として記述で
方法は「QGP 中でのパートンの通過距離の推定」、
「パー
きると考えられている。それゆえ、ジェットをプローブ
トンのエネルギー損失の測定」と併せて用いることによ
とした QGP 物性理解の際、
「QGP 中でのパートンの通
り、クォークとグルーオンの QGP 中でのエネルギー損
過距離の推定」、「パートンのエネルギー損失の測定」、失機構の解明のためのツールに成りうる。
「パートン種の同定」が非常に重要となる。
HIJING,Q-PYTHIA(鉛-鉛衝突) を用いたシミュレー
ションにより、クォークジェット/グルーオンジェット
識別能力の評価を行った。Q-PYTHIA におけるパー
トンのエネルギー損失の強さを表すモデルパラメー
タ : Transport coeﬃcient には、hq̂i = 50GeV /fm を使
2
用した。
Quark-Jet fraction
本研究では、PYTHIA（陽子-陽子衝突）及び
1
0.8
0.7
0.6
0.5
クォークジェット/グルーオンジェットの識別には、両
0.4
ジェットのジェット内粒子分布の違いを入力とした Like-
0.3
lihood 法を用い、クォーク (グルーオン) ジェット識別
能率 : εq (εg ) を要求したときの、識別後のジェット内の
クォーク (グルーオン) ジェットの割合を計算した。
その結果、陽子-陽子衝突において、εq : 1.0 → 0.4
におけるジェット内のクォークジェットの増加率 35 ％、
εq = 0.4
εq = 0.6
εq = 0.8
without trigger
0.9
0.2
0.1
0
0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 jet
200
ET

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