| Project/Area Number |
21H01118
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
LIM GEIYOUB 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (90332113)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 光子の入射角度 / サンプリングカロリメータ / 光子の入射角度 サンプリングカロリメータ / 角度分解能 / エネルギー分解能 / 光子の入射角度測定 / 電磁カロリメータ / シミュレーション計算 / 入射角度測定 / 細分割 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、J-PARCで行なっているKOTO実験が精密測定研究に移行するために必要な新しい電磁カロリメータを開発する。電磁カロ リメータは光子が生成するシャワーから光子の入射エネルギー、位置を測定する検出器である。本研究はシャワーの情報を細分割された3次元のカウンタで読み取り、入射角度までを測定することに挑戦する。
KOTO実験は検出された2個の光子のみを用いて、K中間子の稀崩壊を探索している。光子の入射位置とエネルギーか求められる崩壊位置のみでは真の崩壊である確証に乏しい。角度測定は求められたK中間子の崩壊位置により高い信頼性を与えることになり、次世代実験では大きな役割が期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
We develop a sampling calorimeter to measure the photons' angle of incidence. A three-dimensional fine-segmented calorimeter will measure the profiles of generated shower particles along the photon’s direction, indicating the incidence angle. A toy detector is designed for a feasibility study by simulation based on the GEANT4, a block consisting of alternating layers of a 1-mm-thick lead absorber and a 5-mm-thick plastic scintillator. The simulation results indicate that we can determine the angle with a resolution of 1.3 degrees for 1 GeV photon.
To confirm the simulation result, we fabricated a test module made of 1mm-square scintillating fibers and 0.15 mm-thick tungsten sheets. The performance test with a positron beam showed that the detector properly reconstructs the incidence angle for different energies and angles of the beam.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
光子の測定とはカロリメータで生成される電磁シャワーの量とその中心位置から、入射エネルギーと位置を求めることである。一般の実験では、光子の発生点を他の情報から求めることで、光子の運動方向を求めることができる。J-PARCで行なっているKOTO実験では、二つの光子のみが観測されるので、発生点を他条件で求めることになる。もし、カロリメータで入射角度までを測定することができれば、実験感度の向上に大きな役割を果たす。
また、暗黒物質の探索のような実験ではカロリメータのみで信号を求める必要があり、本研究で開発された検出器の活用が期待される。
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