シンチレーションファイバーカロリメータ用高時間分解能読出システムの開発研究

• Project/Area Number: 05740180
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 素粒子・核・宇宙線
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 樽磨 和幸 神戸大学, 総合情報処理センター, 助手 (80227298)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 電子 / ハドロン(e / h)分離 / 時間分解能 / シンチレーションファイバーカロリメータ

Research Abstract

本研究では、シンチレーションファイバーを用いた電磁ハドロン一体型カロリメータ(以下SPACALと称す)に関して、「シャワー発達の時間情報」を用いる方法でのe/h分離の可能性について検討した。
電子は、物質入射後短時間でその全エネルギーを失い、しかもその時間的ばらつきは極めて小さい。一方、pi中間子は、核反応により広い範囲でエネルギーを失うので、その時間は長く、しかもばらつきが大きいという特長がある。この特長を利用し、入射した粒子に対して得られるパルス幅を測定すれば原理的にはe/h分離が可能である。
CERNのグループにより80GeVの粒子に対するパルス幅測定で約1/1000のe/h分離能が得られることが報告されている。そこで本研究では、より低エネルギーの粒子に対して同手法によるe/h分離の可能性を調べた。
まず、SPACALからのシグナルを0.5nsのサンプリングレートで収集するシステムを構築し、4GeVの電子およびpi中間子を照射し波形データを収集した。これを解析した結果、波高の1/10でのパルス幅は、以下のようであった。
これにより、4GeV程度のエネルギーでは十分なe/h分離は不可能であるという結果を得た。
一方、この結果を評価するためシミュレーションを行い、以下のような結果を得た。
この結果から、電子およびpi中間子のパルス幅にわずかではあるが明らかな違いが見られることが確認できた。
以上より、4GeV程度のエネルギーでe/h分離する場合、ケーブル中でのパルスのなまり等を完全に無視した場合でも、十分なe/h分離を行うにはさらに高精度の時間分解能が要求されることがわかった。