宇宙のビッグ・バンを全方位で探る~「この世の始まり」を新実験sPHENIXで突き止める~

2025-09-09  理化学研究所,奈良女子大学

理化学研究所と奈良女子大学などの国際共同研究グループは、米ブルックヘブン国立研究所RHICにおける新実験「sPHENIX」の主要検出器INTTを完成させ、2023年からの重イオン衝突実験で荷電粒子多重度を測定し、設計通りの性能を確認した。これはビッグ・バン直後の状態とされるクォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)の解明を目的とする大規模計画で、PHENIX実験の後継。PHENIXはQGPの生成を実証したが観測範囲は限定的だった。sPHENIXは全方位型検出器でジェットや重いクォークを精密測定し、QGPの断層写真撮影に挑む。今回の成果により、今後10~20年でQGPの温度測定や物性解明が進み、宇宙初期状態の理解が深化すると期待される。研究成果は『Journal of High Energy Physics』に掲載された。

宇宙のビッグ・バンを全方位で探る~「この世の始まり」を新実験sPHENIXで突き止める~
図1 PHENIX検出器群とsPHENIX検出器群

<関連情報>

sPHENIX検出器を用いたAu+Au衝突(√sNN= 200 GeV)における荷電ハドロン多重度の測定 Measurement of charged hadron multiplicity in Au+Au collisions at √sNN = 200 GeV with the sPHENIX detector

The sPHENIX collaboration,M. I. Abdulhamid,U. Acharya,E. R. Adams,G. Adawi,C. A. Aidala,Y. Akiba,M. Alfred,S. Ali,A. Alsayegh,S. Altaf,H. Amedi,D. M. Anderson,V. V. Andrieux,A. Angerami,N. Applegate,H. Aso,S. Aune,B. Azmoun,V. R. Bailey,D. Baranyai,S. Bathe,A. Bazilevsky,S. Bela,… C. Zimmerli
Journal of High Energy Physics  Published:12 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1007/JHEP08(2025)075

A preprint version of the article is available at arXiv.

Abstract

The pseudorapidity distribution of charged hadrons produced in Au+Au collisions at a center-of-mass energy of √sNN = 200 GeV is measured using data collected by the sPHENIX detector. Charged hadron yields are extracted by counting cluster pairs in the inner and outer layers of the Intermediate Silicon Tracker, with corrections applied for detector acceptance, reconstruction efficiency, combinatorial pairs, and contributions from secondary decays. The measured distributions cover |η| < 1.1 across various centralities, and the average pseudorapidity density of charged hadrons at mid-rapidity is compared to predictions from Monte Carlo heavy-ion event generators. This result, featuring full azimuthal coverage at mid-rapidity, is consistent with previous experimental measurements at the Relativistic Heavy Ion Collider, thereby supporting the broader sPHENIX physics program.

1701物理及び化学
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