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

広島大学理学研究科大内田　美沙紀

for the PHENIX Collaboration

2006 9/21 JPS Misaki Ouchida 2

OUTLINE

• Introduction• Experimental Method &Data Set• Feasibility Study

– Simulation– Multiplicity effect– Efficiency

• Real Data Analysis• Summary&Outlook

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Introduction

~10fm/cfireball

life time: 23fm/c

46fm/c

重イオン衝突→相転移→化学平衡

hep-ph/9909229v1

高温パートン非束縛状態

カイラル対称性の回復に伴ってハドロンが質量を失う

高温パートン非束縛相 (fireball) 内で崩壊するハドロンの一つ、

0

signal

を用いて研究する

( 分岐比 8.9%)

～利点～・分岐比がω→e+e- の千倍・ ρメソンとの区別がつきやすい・φメソンよりも短寿命

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Experimental Method & Data Set

PHENIX 実験＠ BNL (RHIC)金＋金衝突実験データ（ 1.5G 衝突事象）(Run4 03~04 衝突重心系エネルギー 200GeV)

電磁カロリーメータ)cos1(2

21210

2

EEM

012

3 222 )(3

0 PEEM

①任意の　 と　 を使って不変質量を組む②　　　を選択する（２ σ の範囲）③ 　 　とそれ以外の　 の不変質量を組む

･･･

･･･

1 20

0 3

How many s?~300 per event

How many candidate?0~90 per event

How many candidate?~90×300

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Simulation単粒子発生シミュレーション､ GEANT 3 を用いて粒子を発生、崩壊させ、検出器で捕らえる

1.5M の ωを発生、再構成する

0.78 [GeV/c^2]

バックグラウンド

( 周辺衝突 )

Real Data(Au+Au)

Single omega

coun

t

coun

t

どれくらいの検出効率、 S/N があるか？質量分布に変化があるか？

多重度の高い実際の環境では観測される質量分布にどのような影響があるか？

1事象に１ωがいると仮定して、1.5M 衝突事象の実際に取れたデータに埋め込む

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Multiplicity effect

生成粒子数が多い状況の中で見ると、ωの質量幅は広がり、中心値は高い方にずれるが、その割合は見積もることはできる

バックグラウンドを取り除く

重イオン衝突における多重性の効果

0~20% 20~60% 60~92%

衝突中心度

coun

t

質量中心値 -0.782[GeV/c^2] 質量幅 [GeV/c^2]

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Efficiency検出したωの数（ 2σの範囲）

出射した ω の数検出効率＝

検出効

率 多重性の効果により衝突中心度の高い領域においては検出効率は下がることが分かる。

この手法は実際の多重度の高い環境の中での正確な検出効率と言える。

S/N が十分に良ければω 検出に問題ないと考えられる。

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Real Data Analysis

pT >5.5[GeV/c]

周辺衝突

~300M events (Au+Au)( 全統計のうち 1/5 が解析済み )

p+p 衝突実験から算出された ω 生成断面積と先の検出効率から、右図において ω は数十個含まれていると考えられる

S/N ~ 30/1000

全統計では･･･S/N ~ 150/5000

2006～ 2008年更に８倍の統計が期待される

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Summary&Outlook　本研究では　　　　に着目し、実現性を示すためシミュレーションを行い、重イオン衝突実験における多重性の効果と検出効率を見積もった。その結果、中心衝突においても ω の観測や検出効率に大きな影響はないと言える。 S/N を含めて考えると、周辺衝突で横運動量の大きい Au+Au 衝突実験データにおいて ω を同定することが可能であると考えられる。

・ Au+Au 衝突実験データの全統計解析結果に期待・ S/N比を上げるための工夫（３ photonの組み合わせ等）・ Run5(2004-05data)Cu+Cu 衝突実験解析・ Run ７ (2006-07data)orRun8(2007-08data) における 8倍の　 Au+Au 衝突実験データ解析

～これから～

0

Back up!

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ω andρare hard to separated if analyzing via e+e- decay mode

Phys.Rev.Lett.75(1995)1272

Invariant mass spectra of dileptons as measured by CERES collaboration

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omega

pt

single em

bed0-20% 20-60% 60-92%

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According to the centrality

According to the number of cluster

シミュレーションからの電磁シャワー

バックグラウンド

バックグランドの影響により検出アルゴリズムの仮定でまれにシャワーが二つに見える

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Nucl.Phys.A774:735-738,2006

<Npart>Au+Au(60-92.2%)~14.5

Raw count*1/eff*1/pt*1/2π*1/Nevt:30B

Expected Au+Au Invariant Yield(peripheral 5~6GeV):~5*10^-6 = Raw Count *eff:0.06*1/pT*1/Nevt:300M

Scale this using <Npart> of Au+Au