RHIC PHENIX RUN3 pp 報告

6/30 原子核ハドロンコロキウム外川 学

PHENIX

RHIC の主な目的• 偏極陽子陽子衝突 陽子の内部スピン構造の理解

　　　 1/2 = 1/2 + G + L　　　 ( ~ 0.25 : 非弾性散乱より ) 　　　　　　今年度からはじまった• 金金衝突

QGP の検証

J/ψ などの抑制 ( デバイスクリーニング ) !? チャームを含んだ粒子の増加 !?

... 今年は陽子金衝突 ( 比

較 )

グルーオン偏極への道 ~ALL

€

ALL =(σ ++ + σ −−) − (σ +− + σ −+)

(σ ++ + σ −−) + (σ +− + σ −+)

€

ALL ~Δg(x1)

g(x1)⋅

ei2Δ

i

∑ qi(x2)

ei2

i

∑ qi(x2)⋅ ˆ a LL (qg → qγ )

例えば qg→qγバックグラウンド ( 他の生成確率 ) が少ない

知っとります pQCD による計算 γ

ANと AL

€

AN =σ ↑ L −σ ↓ L

σ ↑ L + σ ↓ L

€

AL =σ → −σ ←

σ → + σ ←

parity violation

最近はじまったこと ( 京都がらみ )

• チャーム、ビューティーを含んだ粒子 (D 、 B) 生成の素過程がほとんどグルーオンフュージョン　　　→グルーオンの性質 サンプルの純度をあげるため、シリコン検出器を

使った衝突点測定装置をアップグレード中。• W　弱い相互作用による AL(parity violation) を観測

　　　→クォーク、反クォークそれぞれの偏極構造関数 W に特化したトリガーのため、チェレンコフディ

テクターをテストしました。

他に見たいもの• ジェット

– ジェットクエンチング QGP から出てくるまでにグルーオンの制動放射が

おきる !?– ダイレクトフォトンの手助け

• Drell-Yang ( )　 aLL が -1 ( 観測量が大きい ) 。

• スタンダードモデルを超えて ~– 何が見えるかなー？€

qq → ll

RHIC

PHENIX(2003)Central Arm Tracking (|η|<0.35) Drift Chamber Pad Chambers Time Expansion Chamber Muon Arm Tracking (1.2<|η|<2.2 or 2.4) Muon Tracker: North Muon TrackerCalorimetry PbGl and PbSc Forward Hadron CalorimetersParticle Id Muon Identifier: North Muon Identifier RICH TOF TECGlobal Detectors BBC ZDC/SMD Local Polarimeter NTC MVDOnline Calibration and Production

2003 pp RUN 偏極度計たち• デザインバリュー ~ 50%• RHIC-CNI 偏極度計

– 常に AN(transverse spin asymmetry) を見る。– 安定に動作。

• AGS-CNI 偏極度計 NEW

– RHIC-CNI と同じ。安定に動作。

• PHENIX Local 偏極度計 NEW

– 陽子が衝突点で longitudinal　偏極であることを確認。　 (AN が 0 であることを見る )

PHENIX

CNI(Coulomb Nuclear Scattering ) polarimeter (intro.)

AGS CNI polarimeter (Newly installed for Run-03)

AGS polarization from Run-03

RHIC polarimzation measurements

RHIC pol. vs. date

QuickTime˛ Ç∆TIFFÅiLZWÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ å©ÇÈÇΩÇflÇ…ÇÕïKóvÇ≈Ç∑ÅB

At injection At flattopblue ~ 40% blue ~ 25-35%yellow ~ 40% yellow ~ 20-30%

5/21 から徐々に下がる。

-> ???

Local 偏極度計• 今年度から入った spin-r

otator の調整用

• Spin-rotator の currentを変えていき、衝突点での陽子の transverse成分が 0 であるところをスキャンする。

• 何の AN をみようか？

π0AN

• 前方に生成される π0 のasymmetry は観測済。

• π0→2γ 前方に電磁カロリメ

ター

FNAL E704 D.L.Adams et al. Phys.Lett. B264 (1991) 462

√S = 19.4 GeVPt = 0.2~2.0GeV/c

L

R

pL

pTp detector

0π

テスト実験＠ IP12（ RUN2）

hodoscope

polarimeter

Iron(magnet) Neutron veto

(plastic scinti.)

Charged veto(plastic scinti.)

～ 18m

beam beam

PbWO4 カロリメータFront View

12 R

ows

5 ColumnsPbWO4 (2.0x2.0x20.0 cm3)Wrapped with Tyvek & Al.Myler

PMTR4125GBASSYΦ19mm (3/4”)

+ E2243MOD

Crystal Size 　 2(cm)×2(cm)×20(cm) Peak emission wavelength 　～ 420(nm)More than 8 photo electrons per MeVRadiation length 0.89(cm) 　　　　Interaction length 22.4(cm)Moliere radius 2.2(cm)Decay time 5～ 15(nsec)Light yield 1(%NaI)Density 8.28(g/cm3)

PbWo4 Properties

位置分解能 ～１ｍｍ

ハドロンカロリメータHadron Cal Base

Pb

Scintillator

W+Fiber Cal

Post-shower

～ 18m

beam beam

W+ ファイバーのハドロンカロリメータ

鉛＋ veto シンチ- 中性子だけに感度

post shower で位置検出

EMcalHcal

2 interaction length56 radiation length

Asymmetry

Local 偏極度計 in Run3

SMD

• SMD (position) + ZDC (energy)

ZDC

Vertical ~ ±π/2Radial ~ 0Longitudinal no asymmetry

distribution

Spin rotator commissioning

Vertical w/ rotator off (Apr.12th)

Blue Yellow

Phy

sics

asy

mm

etry

[A

.u.]

[rad] [rad]

Phy

sics

asy

mm

etry

[A

.u.]

1st try (Apr 25th)

ratator magnet polarity was wrong

Blue Yellow

• Vertical polarization Radial

Phy

sics

asy

mm

etry

[A

.u.]

Phy

sics

asy

mm

etry

[A

.u.]

[rad] [rad]

4th try (May. 1st)

PL/|P|=0.99±0.01 OK

Blue Yellow

[rad] [rad]

Phy

sics

asy

mm

etry

[A

.u.]

Phy

sics

asy

mm

etry

[A

.u.]

• Vertical polarization Radial ... Longitudinal

偏極度計のまとめ• AGS での偏極度 : > 40%

- 高 intensity では低め（ emittance 大）• RHIC での偏極度： ～ 30％

‐ 主に加速中に減偏極 ‐ 加速器の状態によっては、もっと悪かったり、 store 中に減偏極することも

• Local 偏極度計 : 成功。– ハドロンカロリメターによる Neutron asymmmetry の測

定。– 幾たびかのスキャンの結果 longitudinal であることを確

認。 (セットアップミスも発見 )

Physics Run （ 5/1 ~ 5/30）• Integrated luminosity

- 0.35 pb-1 in total.- expected before run 3 pb-1

€

N = Ldt ⋅σ∫

Expected sensitivity for G from inclusive π0 Time dependence

P=0.3

Relative luminosity

• Our Goal: R/R < 2×10-4 (ALL < 2×10-3)• Fill by fill measurement Blue: Yellow:

ALL = -

+ =1 N - RN

P2 N + RN

R = L/L: relative luminosity

check within a fill: 1×10-3

crossing-by-crossing ratio

Significant deviation from constant. Why?

Correlation with Z-vertex width

We understand the reason now correction

After correction

Relative luminosity accuracy < 0.09% (stat. limited)

ERT - EMCal We improved it with 2 stepsA) Replacement of bad FEM boards (Nov, Dec 2002)B) Mask bad tiles instead of whole SM. (Apr 2003)

Live area RUN2 RUN3 dAu RUN3 pp

2x2 mode 78% 95% 97%

4x4 mode 73% 87% 95%

A B

Width/Mean = 971/5721=17%It was 29% in Run2 for the same threshold.

Turn-on curve 44 (2.8 GeV)

Pre Results ~EMC

Sample 100-110 nb-1

Are not being filtered anymore (switched to Gamma3)

π0

J/ψ

Pre Results ~MuID

MUID NORTH

MUID SOUTH

まとめ• 偏極度計は安定に動作

– 偏極度 : ~ 30%– longitudinal spin :

Local 偏極度計により確認 (longitudinal run start!)

• integrated luminosity: 0.35pb-1 　　　　　　　→ large G の確

認 • relative luminosity study: < 0.1%/fill

Back up 1. Time dependenceB

BC

LL

1 (n

orm

aliz

ed b

y cl

ock

trig

ger)

89092 (4:43-5:12)89105 (8:08-8:15)

89100(7:19-7:50)

89103(7:56-8:15)

Longer lifetime for high luminosity bunches (note: decay curve is not exponential)

Back up 2. Definition of Asymmetry

€

Ed3σ

dp3~ Ga / A (xa )⊗

abcd

∑ Gb / B (xb )⊗dσ cd

ab

dt⊗Dc /C (z)

- Parton structure function G(x)

- Parton reaction

- Hadron structure function D(z)

€

dσ cdab

dt

€

Ed3Δσ

dp3= (σ ++ + σ −−) − (σ +− + σ +−)

=G i(xa )

G j (xb )

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟G i(xa ) G j (xb )( )

i, j= +,−

∑ˆ σ ++

ˆ σ +−

ˆ σ −+ˆ σ −−

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟D(z)

= ΔG(xa ) ⋅ΔG(xb ) ⋅ ˆ a (ab → cd) ⋅D(z)

€

G = G+ − G−

€

ˆ a = ˆ σ ++ˆ σ −− − ˆ σ +−

ˆ σ −+

Back up 3 : Square root formula