Development of a high position and high time resolution detector for study of nucleon structure
| Project/Area Number |
21K13939
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University (2022)
Osaka University (2021) |
|---|
Principal Investigator |
冨田 夏希 京都大学, 理学研究科, 特定助教 (80894592)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
|
|---|
| Keywords | RPC検出器 / 飛跡検出器 / タイミング検出器 / 核子構造 / ミューオン検出器 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
核子とは原子の中心にある原子核を構成する粒子で、陽子と中性子の２種類がある。核子は我々にとって最も身近な粒子であるにも関わらず、その内部の構造については分かっていないことが多い。本研究では茨城県東海村にある実験施設J-PARCで、大強度のπ中間子ビームを用いて、核子の構造を探る実験を行う。生成された粒子を測定するために、高い位置分解能と高い時間分解能を合わせ持つ検出器の開発を行う。これまでの素粒子・原子核実験では、粒子の位置と時間は異なる検出器を用いて測定されていたが、本研究では位置と時間を同時に高分解能で測定できる画期的な検出器の開発を行う。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
これまで主に粒子飛行時間測定用に用いられてきた、Multigap Resistive Plate Chamber(MRPC)検出器を用い、粒子の通過位置と通過時間を同時に高精度で測定できるミューオン検出器の開発を行う。ミューオン検出器は、J-PARCにおいて核子構造研究のための排他的ドレルヤン反応(π-p→γ*n→μ+μ-n)断面積測定に用いる。MRPC検出器はガラスを積み重ねた構造のガス検出器である。ガラスの外側に電圧印可用のカーボンが貼られ、さらにその外側の読み出しストリップから信号の読み出しを行う。これまでの飛行時間測定用のMRPC検出器には、幅25 mm程度の読み出しストリップが用いられてきた。位置測定用のMRPC検出器では、読み出しストリップを数mm程度の幅に狭める。RPC検出器は手作業で組み立てを行う検出器である。
本研究では新しいガス筐体デザイン、5 mmと間隔の短い読み出しストリップ、1 m x 0.5 mの大型のMRPC検出器の製作技術の確立を行った。読み出しストリップは1～4 mmの間で様々な太さで製作した。製作したMRPC検出器は、宇宙線およびSPring-8/LEPS2の電子ビームを用い、性能評価を行った。位置分解能・時間分解能・検出効率の評価を行い、読み出しストリップの太さやグランドの接続方法の最適化が完了した。
一方、電圧印可に用いる炭素電極用のカーボンテープの生産が終了し、代替品を試験する必要が出た。海外のMRPC検出器で用いられているカーボンスプレー等の試験を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度はRPC検出器のビームを用いた性能評価試験を行った。目標通りの性能が出ていることを確認した。一方、電圧印可に用いる炭素電極用のカーボンテープの生産が終了し、代替品を試験する必要が出た。代替品の試験を行っており、実機製作に向けた開発に遅れが出ている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当該年度に試験をした代替品の炭素電極はうまく動作しなかった。今後は当該年度に試験をしていない代替品、および炭素電極を用いないMRPC検出器の試験を行う。実機製作に向けた評価を行う。
|
Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] 高時間・高位置分解能のResistive Plate Chamber検出器の開発2022
Author(s)
宇田隆佑, 林双葉, 冨田夏希, 阪口篤志, 白鳥昴太郎, 徳田恵, 山本勇次, Wen-Chen Chang, Ming-Lee Chu, Chia-Yu Hsieh, Wendell Roger, 他 J-PARC E50コラボレーション
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
Related Report
-
[Presentation] 飛行時間測定用大型Resistive Plate Chamberの開発2022
Author(s)
林双葉, 宇田隆佑, 冨田夏希, 阪口篤志, 白鳥昂太郎, 徳田恵, 山本勇次, Wen-Chen Chang, Ming-Lee Chu, Chia-Yu Hsieh, Roger Wendell, 他J-PARC E50コラボレーション
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
Related Report
-
