国際共同実験プロジェクト「STAR実験」で、RHIC（相対論的重イオン衝突型加速器）において金原子核衝突実験を行い、「正味陽子数の4次ゆらぎ」を測定し、その結果、理論的に存在が予測されている量子色力学（QCD）臨界点特有のパターンを確認しました。

　米国ブルックヘブン国立研究所の大型加速器RHIC（相対論的重イオン衝突型加速器）における国際共同実験プロジェクトで筑波大学も参加する「STAR実験」は、金の原子核同士を衝突させた際の「正味陽子数の4次ゆらぎ」を高精度に測定し、「量子色力学（QCD）臨界点」の存在を示唆する成果を得ました。

　原子核を構成する陽子や中性子はクォークとグルーオンという素粒子から成り、通常は核子に閉じ込められています。しかし超高温・高密度環境では、これらが自由に動き回る「クォーク・グルーオンプラズマ」と呼ばれる状態に変化します。この変化の仕組みを理解する鍵が「QCD相図」です。これは温度と密度によって物質の状態を示すもので、そこには「QCD臨界点」の存在が理論的に予測されています。

　STAR実験では、衝突エネルギーを変えることでQCD相図のさまざまな領域を探索しています。衝突エネルギーが高いとQCDの密度が低く、低いほど密度が高くなるため、衝突エネルギーを調整することでQCD相図を実験的に探索することができます。2010年からの第一期実験に続き、今回の第二期実験では第一期の約20倍のデータを収集しました。

　その結果、20GeV（ギガエレクトロンボルト）付近の衝突で「正味陽子数の4次ゆらぎ」が理論計算より小さくなるという特徴的な傾向が見つかりました。これは臨界点を含むモデルが予測する挙動と一致しており、7.7GeV以下の領域にQCD臨界点が存在する可能性を強く示しています。今後、より低いエネルギーでの解析などによって、QCD臨界点の解明がさらに進むと期待されます。

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プレスリリース

研究代表者

筑波大学数理物質系
江角 晋一　教授

掲載論文

【題名】

Precision measurement of net-proton-number fluctuations in Au+Au collisions at RHIC
（RHIC金＋金衝突実験における正味陽子数ゆらぎの精密測定）

【掲載誌】

Physical Review Letters

【DOI】

10.1103/9l69-2d7p

関連リンク

数理物質系
STAR実験
米国ブルックヘブン国立研究所