Quark Gluon Plasma
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開始行:
*高エネルギー重イオン衝突とクォーク多体系の物性科学 [#c09...
#ref(qgp_v2.png,around,right,55%)
我々の日常を取り巻くハドロン物質、その構成素粒子であるク...
特に、宇宙初期に存在した、クォークとグルーオンが閉じ込め...
#contents
***クォーク・グルーオン・プラズマ [#te7b1144]
-クォーク・グルーオン・プラズマ
私たちの日常下において、電子は原子核のまわりに電気的な力...
現在の素粒子・原子核物理学の標準模型を構成する理論の一つ...
&br;
|#ref(nucleon-QGP.jpg,,50%,nucleon-QGP,左:通常原子核物質...
&br;
-初期宇宙
ビックバン宇宙論によると、現在の我々の宇宙の年齢は 137 億...
現在の宇宙論では、t = 10^-37 秒に宇宙のインフレーション ...
またクォーク・グルーオン・プラズマは、ハドロンの質量獲得...
|#ref(hist_univ.gif,,50%,univ,宇宙の進化とQGP. QGPは数マ...
&br;
-QCD相構造
クォークは通常状態では単独で観測することはできません。ク...
このようにクォーク・グルーオン・プラズマを理解することは...
|#ref(phase_diagram_v2_en.jpg,around,,60%,qcd,QCD物質の相...
以上のように、クォーク・グルーオン・プラズマという未知の...
***高エネルギー重イオン衝突実験 [#v927712f]
クォーク・グルーオン・プラズマを実験室で生成し、その特性...
衝突させるのは 原子核同士ですので、十分大きな体積でかつ、...
クォーク・グルーオン・プラズマを生成する試みが、1980年代...
1980年代から、米国ローレンスバークレー研究所のBEVALAC加速...
2000年より、世界初の衝突型ハドロン加速器BNL-RHIC加速器が...
日本の多くの研究機関が、BNL-RHIC加速器を用いた国際共同PHE...
-QCD物質が持つ多様な相構造の解明
-極限状況下におけるQCD多体系の性質解明、クォーク物質相の...
-非摂動的な領域での量子色力学の精密検証
-クォークの質量獲得の解明
-ハドロンへの閉じ込め機構の理解
-ビッグバン後の宇宙初期に見られたQCD相転移の理解
を目指して、最先端の実験研究を展開しています。
|#ref(rhic.jpg,,55%,phenix,国際共同RHIC-PHENIX実験(13ヶ国...
***これまでの成果[#vdb55aac]
RHICにおける核子あたり100GeVの金原子核同士衝突やLHCにおけ...
その他、クォーク・グルオン・プラズマの生成を示唆するよう...
(詳細は、例えば、
[[核物理の将来レポート「高エネルギー重イオン衝突による物...
&br;
-高横運動量ハドロンの収量抑制(ジェットクエンチング)の発見
高エネルギー衝突に特徴的な現象として、ジェット対生成が挙...
これは、高エネルギー入射パートン同士が大きな運動量移行を...
この大きなエネルギーを持つパートンが、QGPのような高密度状...
その収量抑制の大きさは、QGP中のエネルギー損失量に依存し、...
ある理論予想によると、高エネルギークォークがQGP中に打ち込...
SPS, RHICやLHCで、一粒子測定における横運動量分布の変形が...
SPSでは、高運動量成分が増大するのですが(クローニン効果)、...
RHICの重陽子・金原子核衝突やLHCの陽子・鉛原子核衝突では、...
RHIC-STARやLHC-ALICE実験では、一粒子測定だけでなく、2粒子...
|#ref(collisions.jpg,,30%,jetquenching,左:陽子同士衝突に...
&br;
-方位角異方性とフローの発見
高エネルギー重イオン衝突の衝突ジオメトリーは衝突する原子...
この形状の空間非等方性が、その領域で生成され放出される粒...
この方位角異方性の強度をRHICやLHCで測ったところ、SPS加速...
また、異方性の大きさはQGPの比粘性(粘性/エントロピーの比)...
初期条件の違いを加味しても、QGPの比粘性は(1-4)hbar/4π程度...
|#ref(hi_5454.jpg,,40%,hi,衝突直後の衝突領域の空間の非等...
&br;
-熱的光子の観測
QGPの温度を測る試みはSPSでの実験でも行われていました。
QGPから放出される熱的光子を測定する試みです。
しかしながら、熱的実光子の測定は非常に難しいものです。
カロリメータを用いた実光子測定では、中性π中間子からの膨大...
RHIC-PHENIX実験では、熱的仮想光子からの電子対を測定するこ...
この仮想光子法を用いることで、下図に示すように、金+金衝突...
流体模型の時空発展に熱光子生成過程を組み合わせたモデル計...
LHC-ALICE実験では、実光子の電子対への外部変換過程を通じて...
熱的光子のフローも測定されました。
QGPからの熱的光子は、集団運動が形成される前の早い段階で放...
しかし、RHIC-PHENIX実験, LHC-ALICE実験は、QGPからの熱的光...
|#ref(tphoton.png,,60%,photon,熱的光子の運動量分布。原子...
これ以外にも以下の成果が得られています。
&br;
-重クォークのエネルギー損失と集団運動
重クォークからの単電子測定を通じて、重クォークもQGP中でエ...
今後はcクォークとbクォークの分離した高精度測定が必要です。
&br;
-高次フローの測定やイベント毎のフロー測定
これまでは方位角異方性の2次成分(=楕円フロー)が測定されて...
最近では、3,4,5,6,7,8次の成分が積極的に測られています。高...
また、イベント毎の異方性の研究も盛んに行われています。こ...
&br;
-RHICにおけるJ/ψの収量抑制、LHCでの収量増大
ccbarやbbbarの束縛状態であるクォーコニウムは、QGP中でのカ...
RHICでは、J/ψ粒子の収量が陽子同士衝突に比べて4倍程度まで...
LHC-ALICE実験は、RHICよりもJ/ψ収量抑制が少なかったことを...
&br;
-Υの収量抑制
LHCのエネルギーではbbbarの断面積が格段に大きくなり、Υの収...
&br;
-(重)陽子+原子核におけるフロー生成の兆候
RHICやLHCでの(重)陽子+原子核衝突において、非常に興味深い...
高粒子多重度を持つイベントにおいて、予想以上に大きな方位...
QGPが形成されたことによるのか、もしくは、例えば、衝突初期...
(重)陽子+原子核衝突は、衝突初期条件、衝突ダイナミクス、QG...
また、この衝突系では、前方ラピディティにおいて、粒子生成...
&br;
-低運動量と低質量領域電子対の異常収量
低質量領域のレプトン対測定はRHIC/LHC以前に多くの実験で精...
低質量ベクトル中間子からの電子対測定を通じたカイラル対称...
HADES、CERES、NA60実験などは、重イオン衝突下で、既知のハ...
RHIC-PHENIX実験、RHIC-STAR実験でも同様の低質量電子対測定...
信号のSN比が非常に小さいのが難点ですが、両実験とも検出器...
***今後の展開 [#ufa78626]
これらの様々な成果を受けて、「QGPの発見」は確固たるものに...
-QGP物性量(比粘性、輸送係数等)の温度依存性
-QGPの応答(ジェットの失ったエネルギーの振舞と伝搬など)
-衝突初期条件、(早期)熱化機構
-ハドロン質量発現機構
-QCD相構造
です。
発見から物性の本格研究へは、これまでに十分な精度で測るこ...
特に、以下の測定が重要だと考えています。
-ジェット(high pT)、重クォークジェット、直接光子、ジェッ...
-種々のハドロン、フォトン、軽いクォーク、重いクォークに対...
-熱的光子/熱的電子対、レプトン対精密測定
これらの高精度測定を可能にすべく、RHIC-PHENIX, LHC-ALICE...
日本グループは、高エネルギー重イオン物理の将来計画として...
-RHIC-PHENIX実験からRHIC-sPHENIX実験へのアップグレード
--RHIC-sPHENIX計画は、これまでに高精度で測ることの出来な...
--RHIC加速器の強みは、衝突エネルギーをフレキシブルに変え...
--日本グループは、RHIC-sPHENIX実験において、シリコン飛跡...
-LHC加速器の高輝度性を生かしたLHC-ALICE実験大規模アップグ...
--2018年以降のLHCの高輝度性を生かすことで、ジェット、重ク...
--高輝度性を生かすべく、既存TPCの増幅部の高度化(ゲーティ...
--日本グループは、物理解析と並行して、GEM-TPC高度化計画、...
また、高密度におけるQCD物性研究、多様な相構造の解明に向け...
-[[sPHENIX実験高度化案:http://arxiv.org/abs/1207.6378]]
-[[LHC-ALICE実験高度化計画LoI (central barrel):http://cds...
-[[LHC-ALICE実験高度化計画LoI (forward muon spectrometer)...
*研究関連のリンク [#q49e6b1d]
-[[チュートリアル研究会 重イオン衝突の基礎から最前線まで:...
-[[日本の核物理将来レポート:高エネルギー重イオン衝突によ...
-[[2011年物理学会秋季大会. シンポジウム「日本の核物理の将...
//-[[2013年物理学会秋季大会. シンポジウム「高温クォーク物...
//-[[2012年物理学会秋季大会. シンポジウム「LHCとRHICの競...
//-[[2011年物理学会秋季大会. シンポジウム「LHC・RHIC 重イ...
//-[[2010年物理学会秋季大会. シンポジウム「LHC加速器ALICE...
-実験研究関連のサイト
--CERN-LHCのALICE実験関連
---[[CERN:http://www.cern.ch/]]
---[[LHC:http://lhc.web.cern.ch/lhc/]]
---[[ALICE:http://aliceinfo.cern.ch/]]
---[[ALICE Japan:http://alice-j.org/]]
--米国ブルックヘブン国立研究所PHENIX実験関連
---[[ブルックヘブン国立研究所:http://www.bnl.gov/world/]]
---[[RHIC加速器:http://www.bnl.gov/rhic/]]
---[[PHENIX実験:http://www.phenix.bnl.gov/]]
---[[STAR実験:http://www.star.bnl.gov]]
---[[PHENIX Japan:http://phenix.cns.s.u-tokyo.ac.jp/pheni...
--国内研究機関
---[[東京大学原子核科学研究センター PHENIX/ALICE:http://p...
---[[筑波大学 PHENIX/ALICEグループ:http://utkhii.px.tsuku...
---[[広島大学 PHENIX/ALICEグループ:http://www.hepl.hirosh...
---[[長崎総合科学大学 PHENIXグループ:http://utkhii.px.tsu...
---[[理化学研究所のPHENIX/Spinグループ:http://www.rarf.ri...
---[[理化学研究所 PHENIX Computing Center:http://www.rarf...
---[[高エネルギー加速器研究機構:http://www.kek.jp/ja/inde...
-研究会活動
--[[QCD Matter Open Forum (QCFMOF):http://qcdmof.cns.s.u-...
--[[Heavy Ion Cafe:http://tkynt2.phys.s.u-tokyo.ac.jp/qgp...
--[[Heavy Ion Cafe (Facebook):https://www.facebook.com/he...
--[[Heavy Ion Pub:http://hken.phys.nagoya-u.ac.jp/hip/]]
終了行:
*高エネルギー重イオン衝突とクォーク多体系の物性科学 [#c09...
#ref(qgp_v2.png,around,right,55%)
我々の日常を取り巻くハドロン物質、その構成素粒子であるク...
特に、宇宙初期に存在した、クォークとグルーオンが閉じ込め...
#contents
***クォーク・グルーオン・プラズマ [#te7b1144]
-クォーク・グルーオン・プラズマ
私たちの日常下において、電子は原子核のまわりに電気的な力...
現在の素粒子・原子核物理学の標準模型を構成する理論の一つ...
&br;
|#ref(nucleon-QGP.jpg,,50%,nucleon-QGP,左:通常原子核物質...
&br;
-初期宇宙
ビックバン宇宙論によると、現在の我々の宇宙の年齢は 137 億...
現在の宇宙論では、t = 10^-37 秒に宇宙のインフレーション ...
またクォーク・グルーオン・プラズマは、ハドロンの質量獲得...
|#ref(hist_univ.gif,,50%,univ,宇宙の進化とQGP. QGPは数マ...
&br;
-QCD相構造
クォークは通常状態では単独で観測することはできません。ク...
このようにクォーク・グルーオン・プラズマを理解することは...
|#ref(phase_diagram_v2_en.jpg,around,,60%,qcd,QCD物質の相...
以上のように、クォーク・グルーオン・プラズマという未知の...
***高エネルギー重イオン衝突実験 [#v927712f]
クォーク・グルーオン・プラズマを実験室で生成し、その特性...
衝突させるのは 原子核同士ですので、十分大きな体積でかつ、...
クォーク・グルーオン・プラズマを生成する試みが、1980年代...
1980年代から、米国ローレンスバークレー研究所のBEVALAC加速...
2000年より、世界初の衝突型ハドロン加速器BNL-RHIC加速器が...
日本の多くの研究機関が、BNL-RHIC加速器を用いた国際共同PHE...
-QCD物質が持つ多様な相構造の解明
-極限状況下におけるQCD多体系の性質解明、クォーク物質相の...
-非摂動的な領域での量子色力学の精密検証
-クォークの質量獲得の解明
-ハドロンへの閉じ込め機構の理解
-ビッグバン後の宇宙初期に見られたQCD相転移の理解
を目指して、最先端の実験研究を展開しています。
|#ref(rhic.jpg,,55%,phenix,国際共同RHIC-PHENIX実験(13ヶ国...
***これまでの成果[#vdb55aac]
RHICにおける核子あたり100GeVの金原子核同士衝突やLHCにおけ...
その他、クォーク・グルオン・プラズマの生成を示唆するよう...
(詳細は、例えば、
[[核物理の将来レポート「高エネルギー重イオン衝突による物...
&br;
-高横運動量ハドロンの収量抑制(ジェットクエンチング)の発見
高エネルギー衝突に特徴的な現象として、ジェット対生成が挙...
これは、高エネルギー入射パートン同士が大きな運動量移行を...
この大きなエネルギーを持つパートンが、QGPのような高密度状...
その収量抑制の大きさは、QGP中のエネルギー損失量に依存し、...
ある理論予想によると、高エネルギークォークがQGP中に打ち込...
SPS, RHICやLHCで、一粒子測定における横運動量分布の変形が...
SPSでは、高運動量成分が増大するのですが(クローニン効果)、...
RHICの重陽子・金原子核衝突やLHCの陽子・鉛原子核衝突では、...
RHIC-STARやLHC-ALICE実験では、一粒子測定だけでなく、2粒子...
|#ref(collisions.jpg,,30%,jetquenching,左:陽子同士衝突に...
&br;
-方位角異方性とフローの発見
高エネルギー重イオン衝突の衝突ジオメトリーは衝突する原子...
この形状の空間非等方性が、その領域で生成され放出される粒...
この方位角異方性の強度をRHICやLHCで測ったところ、SPS加速...
また、異方性の大きさはQGPの比粘性(粘性/エントロピーの比)...
初期条件の違いを加味しても、QGPの比粘性は(1-4)hbar/4π程度...
|#ref(hi_5454.jpg,,40%,hi,衝突直後の衝突領域の空間の非等...
&br;
-熱的光子の観測
QGPの温度を測る試みはSPSでの実験でも行われていました。
QGPから放出される熱的光子を測定する試みです。
しかしながら、熱的実光子の測定は非常に難しいものです。
カロリメータを用いた実光子測定では、中性π中間子からの膨大...
RHIC-PHENIX実験では、熱的仮想光子からの電子対を測定するこ...
この仮想光子法を用いることで、下図に示すように、金+金衝突...
流体模型の時空発展に熱光子生成過程を組み合わせたモデル計...
LHC-ALICE実験では、実光子の電子対への外部変換過程を通じて...
熱的光子のフローも測定されました。
QGPからの熱的光子は、集団運動が形成される前の早い段階で放...
しかし、RHIC-PHENIX実験, LHC-ALICE実験は、QGPからの熱的光...
|#ref(tphoton.png,,60%,photon,熱的光子の運動量分布。原子...
これ以外にも以下の成果が得られています。
&br;
-重クォークのエネルギー損失と集団運動
重クォークからの単電子測定を通じて、重クォークもQGP中でエ...
今後はcクォークとbクォークの分離した高精度測定が必要です。
&br;
-高次フローの測定やイベント毎のフロー測定
これまでは方位角異方性の2次成分(=楕円フロー)が測定されて...
最近では、3,4,5,6,7,8次の成分が積極的に測られています。高...
また、イベント毎の異方性の研究も盛んに行われています。こ...
&br;
-RHICにおけるJ/ψの収量抑制、LHCでの収量増大
ccbarやbbbarの束縛状態であるクォーコニウムは、QGP中でのカ...
RHICでは、J/ψ粒子の収量が陽子同士衝突に比べて4倍程度まで...
LHC-ALICE実験は、RHICよりもJ/ψ収量抑制が少なかったことを...
&br;
-Υの収量抑制
LHCのエネルギーではbbbarの断面積が格段に大きくなり、Υの収...
&br;
-(重)陽子+原子核におけるフロー生成の兆候
RHICやLHCでの(重)陽子+原子核衝突において、非常に興味深い...
高粒子多重度を持つイベントにおいて、予想以上に大きな方位...
QGPが形成されたことによるのか、もしくは、例えば、衝突初期...
(重)陽子+原子核衝突は、衝突初期条件、衝突ダイナミクス、QG...
また、この衝突系では、前方ラピディティにおいて、粒子生成...
&br;
-低運動量と低質量領域電子対の異常収量
低質量領域のレプトン対測定はRHIC/LHC以前に多くの実験で精...
低質量ベクトル中間子からの電子対測定を通じたカイラル対称...
HADES、CERES、NA60実験などは、重イオン衝突下で、既知のハ...
RHIC-PHENIX実験、RHIC-STAR実験でも同様の低質量電子対測定...
信号のSN比が非常に小さいのが難点ですが、両実験とも検出器...
***今後の展開 [#ufa78626]
これらの様々な成果を受けて、「QGPの発見」は確固たるものに...
-QGP物性量(比粘性、輸送係数等)の温度依存性
-QGPの応答(ジェットの失ったエネルギーの振舞と伝搬など)
-衝突初期条件、(早期)熱化機構
-ハドロン質量発現機構
-QCD相構造
です。
発見から物性の本格研究へは、これまでに十分な精度で測るこ...
特に、以下の測定が重要だと考えています。
-ジェット(high pT)、重クォークジェット、直接光子、ジェッ...
-種々のハドロン、フォトン、軽いクォーク、重いクォークに対...
-熱的光子/熱的電子対、レプトン対精密測定
これらの高精度測定を可能にすべく、RHIC-PHENIX, LHC-ALICE...
日本グループは、高エネルギー重イオン物理の将来計画として...
-RHIC-PHENIX実験からRHIC-sPHENIX実験へのアップグレード
--RHIC-sPHENIX計画は、これまでに高精度で測ることの出来な...
--RHIC加速器の強みは、衝突エネルギーをフレキシブルに変え...
--日本グループは、RHIC-sPHENIX実験において、シリコン飛跡...
-LHC加速器の高輝度性を生かしたLHC-ALICE実験大規模アップグ...
--2018年以降のLHCの高輝度性を生かすことで、ジェット、重ク...
--高輝度性を生かすべく、既存TPCの増幅部の高度化(ゲーティ...
--日本グループは、物理解析と並行して、GEM-TPC高度化計画、...
また、高密度におけるQCD物性研究、多様な相構造の解明に向け...
-[[sPHENIX実験高度化案:http://arxiv.org/abs/1207.6378]]
-[[LHC-ALICE実験高度化計画LoI (central barrel):http://cds...
-[[LHC-ALICE実験高度化計画LoI (forward muon spectrometer)...
*研究関連のリンク [#q49e6b1d]
-[[チュートリアル研究会 重イオン衝突の基礎から最前線まで:...
-[[日本の核物理将来レポート:高エネルギー重イオン衝突によ...
-[[2011年物理学会秋季大会. シンポジウム「日本の核物理の将...
//-[[2013年物理学会秋季大会. シンポジウム「高温クォーク物...
//-[[2012年物理学会秋季大会. シンポジウム「LHCとRHICの競...
//-[[2011年物理学会秋季大会. シンポジウム「LHC・RHIC 重イ...
//-[[2010年物理学会秋季大会. シンポジウム「LHC加速器ALICE...
-実験研究関連のサイト
--CERN-LHCのALICE実験関連
---[[CERN:http://www.cern.ch/]]
---[[LHC:http://lhc.web.cern.ch/lhc/]]
---[[ALICE:http://aliceinfo.cern.ch/]]
---[[ALICE Japan:http://alice-j.org/]]
--米国ブルックヘブン国立研究所PHENIX実験関連
---[[ブルックヘブン国立研究所:http://www.bnl.gov/world/]]
---[[RHIC加速器:http://www.bnl.gov/rhic/]]
---[[PHENIX実験:http://www.phenix.bnl.gov/]]
---[[STAR実験:http://www.star.bnl.gov]]
---[[PHENIX Japan:http://phenix.cns.s.u-tokyo.ac.jp/pheni...
--国内研究機関
---[[東京大学原子核科学研究センター PHENIX/ALICE:http://p...
---[[筑波大学 PHENIX/ALICEグループ:http://utkhii.px.tsuku...
---[[広島大学 PHENIX/ALICEグループ:http://www.hepl.hirosh...
---[[長崎総合科学大学 PHENIXグループ:http://utkhii.px.tsu...
---[[理化学研究所のPHENIX/Spinグループ:http://www.rarf.ri...
---[[理化学研究所 PHENIX Computing Center:http://www.rarf...
---[[高エネルギー加速器研究機構:http://www.kek.jp/ja/inde...
-研究会活動
--[[QCD Matter Open Forum (QCFMOF):http://qcdmof.cns.s.u-...
--[[Heavy Ion Cafe:http://tkynt2.phys.s.u-tokyo.ac.jp/qgp...
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--[[Heavy Ion Pub:http://hken.phys.nagoya-u.ac.jp/hip/]]
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