2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high granularity scintillator calorimeter technology for future electron-positron collider experiment
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17H02882
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大谷 航 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 准教授 (30311335)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子陽電子コライダー / シンチレータカロリメータ / Particle Flow Algorithm / SiPM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代電子陽電子コライダー実験に向けて国際的な研究開発が進む高性能シンチレータカロリメータについて、その性能改善のため複数の光センサー(SiPM)を用いてシンチレーション光を読み出す多重SiPM読み出し技術を導入することが、本研究の主要な目的である。
これまで二重SiPM読み出しを導入したシンチレータストリップのプロトタイプ試験を行い、同時計測によるランダムノイズ削減、光量増加などその基本性能の実証を行ってきたが、引き続き本年度は、二重SiPMの信号を用いた入射粒子位置の再構成性能の検証を行った。SiPM信号の電荷および時間の二つの情報を同時に用いることで90mm長のストリップに対して20mm程度の位置分解能を確認した。これにより、ストリップカロリメータ特有の問題であるゴーストヒット(複数のヒットが近接した場合に偽のヒットが生じてしまう現象)を改善することが可能なことを示した。
現在、日本・中国の研究機関を中心とする国際共同研究グループにより、次世代電子陽電子コライダー実験用シンチレータストリップ電磁カロリメータの大型試作機の建設を進めている。本研究で基本性能を実証した二重SiPM読み出しのシンチレータストリップの性能をより実機に近い環境である大型試作機で詳細に検証するために、大型試作機に搭載可能な二重SiPM読み出しを用いた検出層の製作を行った。製作した検出層は大型試作機に組み込まれ、現在コミッショニングを行っている。2020年後半にはドイツDESY研究所のテストビーム施設で大型試作機の性能評価試験を行う予定であり、本研究で開発した二重SiPM読み出し検出層の性能実証を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究により開発を進めるシンチレータストリップ技術は、国際リニアコライダー(ILC)における使用を想定しているが、ILC以外に複数計画されている次世代電子陽電子コライダー実験でも同様に適用可能な技術である。中国で建設をめざしている次世代電子陽電子コライダーCEPCを推進する中国グループからの要請により、シンチレータストリップ技術を用いた電磁カロリメータを共同開発することとなった。本研究課題の当初予定では10層程度の検出層の試作機を製作予定であったが、この国際共同研究により、実機と同程度の30層の試作機を製作できることになった。本研究で開発したストリップ技術を実機相当の環境下でより詳細に検証することが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
多重SiPM読み出しを導入した検出層を含む超高精細カロリメータの大型技術試作機の建設を完了させ、コミッショニングを行う。基本動作試験に加えて、宇宙線を用いてシンチレータストリップ検出層の動作確認、較正作業を行う。
コミッショニング終了後、2020年後半にはドイツDESY研究所のテストビーム施設における電子ビームを用いて建設した大型試作機の性能評価試験を行う予定である。
多重SiPM読み出しの優位性を実証するとともに、問題点の洗い出しも行い、ストリップ技術を完成させる。
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