ラムダ陽子散乱実験実現のためのデータストリーミング型MPPC読み出し回路の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Toward new frontiers : Encounter and synergy of state-of-the-art astronomical detectors and exotic quantum beams |
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| Project/Area Number |
19H05182
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization (2020)
Tohoku University (2019) |
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Principal Investigator |
本多 良太郎 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 (30748877)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | DAQ / FPGA / ハイパー核 / ストレンジネス核物理 / YN相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の10倍の統計精度でΛp散乱実験をJ-PARC 高運動量ビームラインで遂行し、二体のΛN相互作用の精度よく明らかにする。計画研究A02班のハイパー核データと合わせて、重たい中性子星の深部を明らかにする。本研究では実験遂行に必要な中核技術である、データストリーミング型データ収集システムに対応した、フロントエンド読み出し回路の開発とその性能評価を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子星深部にハイペロンは存在するか、存在するとすればどのような力が減少した中性子の縮退圧を補い、2太陽質量付近の重たい中性子星を支えているのか。この科学的問いに対し、高精度のΛp 散乱実験を遂行し二体のΛN 相互作用の精度を向上することによりその解決の糸口を与える。本研究における二体の相互作用の精度改善と、新学術領域 量子ビーム応用の計画研究A02班の高精度ハイパー核実験のデータ両方を用いることで中性子星深部の状態を明らかにする。
高精度のΛp散乱実験を遂行する上で重要となるのが、新型のデータ収集システムであるデータストリーミング型DAQに対応したMPPC読み出しフロントエンド回路の開発である。本回路のアナログ部分には1MHz/chのレート環境下で1 nsの時間分解能と97%の検出効率が求められる。一方ストリーミングDAQでは全ヒットをデジタイズしPCへ転送するため10Gbpsのデータ転送速度も求められる。また、回路は1Tの磁場中での動作が求めらえる。
これらの要求を満たす回路構成を研究するために、電源ICの磁場耐性、採用予定ASICのレート耐性、10Gbpsのネットワーク通信を動作試験を通じて調べた。本研究ではアナログ部分にWeeroc社の開発したCITIROC1A ASICが適していることが分かった。また、10GbEに対応したSiTCPであるSiTCP-XGが理論上限付近の通信速度で通信可能であることが分かった。これらのASICと通信規格を採用し、MPPC 128chを128mm幅で読み出し可能な新フロントエンド回路、CIRASAMEを開発した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
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[Presentation] J-PARC高運動量ビームラインにおけるストリーミングDAQ用のビーム飛跡検出器システムの開発2020
Author(s)
荒巻昂, 浅野秀光, 赤石貴也, 五十嵐洋一, 石川貴嗣, 梶川俊介, 佐甲博之, 白鳥昂太郎, 高橋智則, C.-Y. Chang, W.-C. Chang, 永井 慧, 野海博之, 本多良太郎, Y.Ma
Organizer
日本物理学会 第75回年次大会
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荒巻昂, 浅野秀光, 赤石貴也, 五十嵐洋一, 石川貴嗣, 梶川俊介, 佐甲博之, 白鳥昂太郎, 高橋智則, C.-Y. Chang, W.-C. Chang, 永井慧, 野海博之, 本多良太郎, Y.Ma
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[Presentation] J-PARC高運動量ビームラインにおける二次ビーム粒子測定用シンチレーションファイバー飛跡検出器の性能評価2019
Author(s)
荒巻昂, 浅野秀光, 赤石貴也, 五十嵐洋, 石川貴嗣, 梶川俊介, 佐甲博之, 白鳥昂太郎, 高橋智則, C.-Y. Chang, W.-C. Chang, 永井慧, 野海博之, 本多良太郎, Y. Ma
Organizer
日本物理学会 2019年秋季大会
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