The beam-energy scan at RHIC aims to discover whether a critical point exists in the phase diagram of QCD. This paper reports on the most comprehensive measurement of single-particle spectra for a multitude of hadrons from the first run, taken with the STAR experiment. From these the authors infer the kinetic and chemical freeze-out temperatures and the baryon chemical potential as functions of beam energy and centrality. The results provide an opportunity for the beam-energy scan program at RHIC to enlarge the ($T,\ensuremath{\mu}\phantom{\rule{0}{0ex}}B$) region of the phase diagram to search for the QCD critical point.

The production of low mass e+e- pairs for m_{e+e-} < 300 MeV/c^2 and 1 < p_T <5 GeV/c is measured in p+p and Au+Au collisions at sqrt(s_NN)=200 GeV. Enhanced yield above hadronic sources is observed. Treating the excess as internal conversions, the invariant yield of direct photons is deduced. In central Au+Au collisions, the excess of direct photon yield over p+p is exponential in transverse momentum, with inverse slope T = 221 +/- 19 (stat) +/- 19 (syst) MeV. Hydrodynamical models with initial temperatures ranging from 300--600 MeV at times of ~ 0.6 - 0.15 fm/c after the collision are in qualitative agreement with the data. Lattice QCD predicts a phase transition to quark gluon plasma at ~ 170 MeV.

Flow coefficients v_n for n = 2, 3, 4, characterizing the anisotropic collective flow in Au+Au collisions at sqrt(s_NN) = 200 GeV, are measured relative to event planes \Psi_n determined at large rapidity. We report v_n as a function of transverse momentum and collision centrality, and study the correlations among the event planes of different order n. The v_n are well described by hydrodynamic models which employ a Glauber Monte Carlo initial state geometry with fluctuations, providing additional constraining power on the interplay between initial conditions and the effects of viscosity as the system evolves. This new constraint improves precision of the extracted viscosity to entropy density ratio eta/s.

Differential measurements of elliptic flow (${v}_{2}$) for $\mathrm{Au}+\mathrm{Au}$ and $\mathrm{Cu}+\mathrm{Cu}$ collisions at $\sqrt{{s}_{\mathrm{NN}}}=200\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$ are used to test and validate predictions from perfect fluid hydrodynamics for scaling of ${v}_{2}$ with eccentricity, system size, and transverse kinetic energy (${\mathrm{KE}}_{T}$). For ${\mathrm{KE}}_{T}\ensuremath{\equiv}{m}_{T}\ensuremath{-}m$ up to $\ensuremath{\sim}1\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$ the scaling is compatible with hydrodynamic expansion of a thermalized fluid. For large values of ${\mathrm{KE}}_{T}$ mesons and baryons scale separately. Quark number scaling reveals a universal scaling of ${v}_{2}$ for both mesons and baryons over the full ${\mathrm{KE}}_{T}$ range for $\mathrm{Au}+\mathrm{Au}$. For $\mathrm{Au}+\mathrm{Au}$ and $\mathrm{Cu}+\mathrm{Cu}$ the scaling is more pronounced in terms of ${\mathrm{KE}}_{T}$, rather than transverse momentum.

Azimuthal angle ($\ensuremath{\Delta}\ensuremath{\phi}$) correlations are presented for a broad range of transverse momentum ($0.4<{p}_{T}<10$ GeV/$c$) and centrality (0--92%) selections for charged hadrons from dijets in Au+Au collisions at $\sqrt{{s}_{\mathit{NN}}}=200$ GeV. With increasing ${p}_{T}$, the away-side $\ensuremath{\Delta}\ensuremath{\phi}$ distribution evolves from a broad and relatively flat shape to a concave shape, then to a convex shape. Comparisons with $p+p$ data suggest that the away-side distribution can be divided into a partially suppressed ``head'' region centered at $\ensuremath{\Delta}\ensuremath{\phi}~\ensuremath{\pi}$, and an enhanced ``shoulder'' region centered at $\ensuremath{\Delta}\ensuremath{\phi}~\ensuremath{\pi}\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}1.1$. The ${p}_{T}$ spectrum for the associated hadrons in the head region softens toward central collisions. The spectral slope for the shoulder region is independent of centrality and trigger ${p}_{T}$. The properties of the near-side distributions are also modified relative to those in $p+p$ collisions, reflected by the broadening of the jet shape in $\ensuremath{\Delta}\ensuremath{\phi}$ and $\ensuremath{\Delta}\ensuremath{\eta}$, and an enhancement of the per-trigger yield. However, these modifications seem to be limited to ${p}_{T}\ensuremath{\lesssim}4$ GeV/$c$, above which both the hadron pair shape and per-trigger yield become similar to $p+p$ collisions. These observations suggest that both the away- and near-side distributions contain a jet fragmentation component which dominates for ${p}_{T}\ensuremath{\gtrsim}5$ GeV/$c$ and a medium-induced component which is important for ${p}_{T}\ensuremath{\lesssim}4$ GeV/$c$. We also quantify the role of jets at intermediate and low ${p}_{T}$ through the yield of jet-induced pairs in comparison with binary scaled $p+p$ pair yield. The yield of jet-induced pairs is suppressed at high pair proxy energy (sum of the ${p}_{T}$ magnitudes of the two hadrons) and is enhanced at low pair proxy energy. The former is consistent with jet quenching; the latter is consistent with the enhancement of soft hadron pairs due to transport of lost energy to lower ${p}_{T}$.

For Au + Au collisions at 200 GeV, we measure neutral pion production with good statistics for transverse momentum, pT, up to 20 GeV/c. A fivefold suppression is found, which is essentially constant for 5 < pT < 20 GeV/c. Experimental uncertainties are small enough to constrain any model-dependent parametrization for the transport coefficient of the medium, e.g., q in the parton quenching model. The spectral shape is similar for all collision classes, and the suppression does not saturate in Au + Au collisions.