超小型シンチレータタイルをもちいたデジタルハドロンカロリメータの開発研究

• Project/Area Number: 16028207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 竹下 徹 信州大学, 理学部, 教授 (70154995)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川越 清以 神戸大学, 理学部, 助教授 (40183785)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥7,300,000 (Direct Cost: ¥7,300,000); Fiscal Year 2005: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2004: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: 素粒子実験 / カロリメータ / デジタル読み出し / シンチレータ / カロリーメータ / デジタルカロリメータ

Research Abstract

デジタルカロリメータを作るために種々のシミュレーションと細分化されたシンチレーターの読み出しについて研究した。
(1)シミュレーションで判ったこと
(1-1)電磁シャワー測定器とするためには、1cmx1cmのサイズでは不十分である。
(1-2)1cmx1cmの超小型サイズの測定器であってもハドロン相互作用に含まれる電磁シャワー成分(パイゼロ)の寄与は50GeV入射以上では無視できないこと。
これの解決策としては2ビットせみデジタル方式が対応可能である。ただし0,1,10,100MIP(最小エネルギーロス単位)と設定する。
(1-3)ハドロン相互作用の末裔である中性子の寄与は、シンチレーターを測定器に用いる場合、ガス測定器を用いるより重大な影響を及ぼす。これは時間情報を測定することにより、選別可能である。
この中性子の寄与をなくした場合、吸収物質に鉛を用いる場合、鉄を用いる場合に比べて、シャワー半径を小さくできる。
(2)超小型シンチレーターの製作と読み出し試験
(2-1)1cmx4cmx0.2cmのシンチレーターを製作し、波長変換ファイバー(直径1mm)からの通過荷電粒子によるシンチレーション光を観測した。今まで知られている、2.3p.e.(photon elelctron数)より大きく改善された5.6p.e.を得た。その理由は3MRadiant Mirror Filmを巻くことにより光量が増加したものと推測できる。
(2-2)波長変換ファイバーからの光を電気信号に変換する、素子の開発を行った。
半導体光センサーで磁場中で可動なもので、1mmx1mm程度の面積が光の受光面積で(波長変換ファイバーのサイズと合致)数千のピクセルに分割されているものを開発中である。各ピクセルはガイガーあるいは疑似ガイガーモードで入射光子1個に対し、信号1を出力する。