초록 ▼

본 연구를 통해 RHIC 중이온 충돌실험에서 생성되는 양자색소역학(QCD) 물질을 양적으로 탐색하고, 양성자 충돌 실험데이터 분석을 통해 양성자 스핀 구조 이해를 시도하고자 하였다. 아울러 PHENIX 국제공동실험의 검출기 개선 프로젝트인 MPC-EX 검출기 R&D 참여를 통해, 차세대 실험 프로젝트인 sPHENIX, ePHENIX 참여에 대한 제안과 준비를 하였다. d + Au 충돌 실험데이터 분석으로부터 전방위 지역을 포함한 넓은 신속도 영역에서의 입자 생성과 특성을, 특히 inclusive π⁰와 그 쌍들의

본 연구를 통해 RHIC 중이온 충돌실험에서 생성되는 양자색소역학(QCD) 물질을 양적으로 탐색하고, 양성자 충돌 실험데이터 분석을 통해 양성자 스핀 구조 이해를 시도하고자 하였다. 아울러 PHENIX 국제공동실험의 검출기 개선 프로젝트인 MPC-EX 검출기 R&D 참여를 통해, 차세대 실험 프로젝트인 sPHENIX, ePHENIX 참여에 대한 제안과 준비를 하였다. d + Au 충돌 실험데이터 분석으로부터 전방위 지역을 포함한 넓은 신속도 영역에서의 입자 생성과 특성을, 특히 inclusive π⁰와 그 쌍들의 상관관계를 통해, p+p 충돌에서와의 비교로부터, 상대적 yield 대 nuclear thickness, 가로운동량, 신속도에서의 감쇠로부터 Cold Nuclear Matter(CNM) 효과가 크다는 것을 알 수 있었다. 200GeV Au + Au 충돌에서의 J/𝜓 입자 생성과 감쇠에 대한 체계적인 연구와 여러 이론 계산과의 상세한 비교 결과, 이들 감쇠에 대하여 중이온 충돌에서의 여러 CNM 효과에 대한 일관적인 설명이 부족하고, Hot Nuclear Matter 효과의 양적인 기여 정도와 높은 가로운동량 영역에서의 가로운동량 의존성이 통합된 모델 계산이 필요함을 알 수 있었다. 39, 62.4GeV 에너지에서 J/𝜓 생성에 대한 연구로부터 yield와 R_CP, R_AA 를, π⁰의 invariant yields와 핵변형인자에 대한 결과도 얻었다. Au + Au 충돌데이터 분석으로부터 얻어진 제트 조각 특성과 감쇠에 대한 결과를 Glauber와 Color Glass Condenstate(CGC) 처음 상태를 각각 이용한 두 가지 다른 시공간 전개를 가진 유체역학적 모델과 비교하였다. 얻어진 에너지 손실 값에 대한 비교 결과는 더 나은 시공간 전개 모델을 가지고 좀 더 상세하게 조사될 필요성을 제기하였고, 제트 조각 감쇠의 실험적 결과가 시공간 전개와 핵물질 성질의 추출에 대한 여러 모델들을 constraint하는데 중요한 역할을 한다는 것을 보였다. 아울러 강입자에 대하여 더 높은 차수를 가진 flow harmonics에 대한 측정 결과, 초기상태가 transverse geometry fluctuation을 갖는다는 것과 여러 모델들과의 비교 결과, 4πŋ/s ≈ 1 이 가장 적절함을 알 수 있었다. 가로운동량 4GeV/c 이상의 영역에서 direct photon의 u₂ 를 측정, direct photon과 inclusive photon의 u₂ 비율을 구하였고, π⁰ , direct photon, inclusive photon의 u₂ 값을 centrality, N_part의 함수로 살펴보았다. 그 결과 높은 가로운동량 영역에서는 초기상태의 강한 산란에서 발생하는 광자가 direct photon 생성요인인 것과 상응함을 알 수 있었다. direct photon의 경우 d + Au 충돌에서 매질 효과가 있는지, 제트 조각의 변형에 대하여도 살펴보았다. p+p 충돌 실험데이터 분석으로부터 dielectron으로 붕괴하는 quarkonia를 넓은 가로운동량과 신속도 영역에서, 그리고 x_c의 복사 붕괴로부터 발생하는 광자와 𝝍′ 과 x_c로부터 발생하는 J/𝜓의 feed-down 비율을 측정하였다. dielectron의 yield를 가로운동량과 x_T의 함수로 구해보니, 가로운동량 분포 2GeV/c 아래에서는 열적 효과의 지수분포를 따르며, 높은 가로운동량 영역에서는 강한 산란의 멱급수분포를 따름을 알 수 있었다. x_T 값이 0.1 이상, n이 5.6 일 때는 강한 산란 반응이 x_T 에 비례하였다. 강입자화 단계에서 만들어지는 속박상태의 경우는 비섭동론적이기 때문에 이 부분에 대한 여러 이론 계산이 있는데, 이론 계산들과 실험 결과를 비교, feed-down 비율, 에너지, 가로운동량 의존성 등을 구하였다. p+p 충돌데이터로부터 double-asymmetry A_LL 을 측정, 글루온의 편광을 결정하고자 했고, 파톤 단계에서의 참 쿼크의 산란단면적을 계산하였다. Run-13의 data production, reduction 과정이 아직 완료되지 않아서, W 보존의 single-spin asymmetry에 대한 연구는 현재 계속 수행중이다. MPC-EX 검출기의 R&D 참여를 통해 실리콘 미니 패드 센서의 디자인과 이후 대량 생산이 국내에서 이루어졌고, 이들 미니 패드 센서의 제작과 관련된 여러 테스트, 센서 표면에 대한 빔 조사실험 역시 국내에서 수행되었다. 이를 통해 PHENIX 실험에서 한국 연구팀이 실리콘 검출기와 관련되어 상당 부분 중요한 기여를 하였다. MPC-EX 검출기에 미니 패드 센서를 설치하고 통합하는 과정을 통해 실리콘 검출기 제작에 대한 새로운 기술 개발 및 이해를 얻을 수 있었으며, sPHENIX, ePHENIX 실험에서 고려중인 차세대 실리콘 검출기에서도 다양하게 활용할 수 있는 기반을 성공적으로 구축하였다.