2017 Fiscal Year Research-status Report
development of a thin neutron detector for a S=-1 dibaryon search with $\pi\SigmaN$ decay mode
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17K05481
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
佐久間 史典 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (10455347)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | K中間子原子核 / πΣN崩壊 / 中性子検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はK-ppのπΣN崩壊のうち、(πΣ)0p→π+π-np崩壊から生ずる全ての粒子をCylindrical Detecotr System(CDS)で効率よく測定する事を目的とする。そのための検出器として、薄型中性子検出器や荷電粒子veto検出器の開発を行う。K-3He→(K-pp)nで生じた中性子は、Λp崩壊測定と同様に質量欠損を用いて識別する。
本年度は、ホドスコープ(CDH)での中性子検出効率を増加させるために、既存のCDHと置き換える薄型サンプリング型カロリメーターのR&Dを進めた。この検出器に許されるスペースは既存のCDHと同じ30mm程度である。プロトタイプとして、銅板とシンチレーターのサンプリング型を用いた薄型カロリメーターを作成した。E15実験セットアップではCDHを用いたTOFによって粒子識別を行う必要があるため、初めに粒子が入る第1レイヤーは1.0cmのシンチレーターとし、残り2.0cmを銅0.2cmとシンチレーター0.2cmのサンプリング型を採用した。読み出しは、既存のCDHと同じ形状にする必要があるため、アクリルライトガイドと2インチ高磁場耐性型PMT(H8409)を用いて両端から読み出した。
このプロトタイプを、J-PARCで行われた実験(E31実験)においてビームダンプに設置し、0.2~1.2GeV/c程度の中性子を用いて性能確認を行った。銅板の入っていない3.0cmのシンチレーターを比較対象として検出効率を導出したところ、およそ1.5倍程度の効率が得られている事が確認できた。時間分解能等の細かい解析を現在進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
薄型中性子検出器の計本設計は完了し、実際の中性子を用いた性能確認もおおよそ完了した。得た結果はモンテカルロ・シミュレーションから得られている結果と同等である事を確認した。現在、ビームのパイルアップを起源とするガンマ線の除去、時間分解能や検出効率の運動量依存等の細かい解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度行った動作確認実験の解析を進める。特に、ビームのパイルアップを起源とするガンマ線の除去を行い、時間分解能や検出効率の運動量依存を導出する。
また、E15検出器において中性子を効率よく選択する目的のため、荷電粒子vetoトリガーのR&Dを進める。荷電粒子veto検出器として、700x100x3mm3のシンチレーターの両側に3mm角MPPCをそれぞれ5ヶ程度直列接続したプロトタイプを作成する。その後、宇宙線、または、実際のビームをJ-PARCで用いて性能確認を行う。この検出器自体ではTOFによる粒子識別を行わないため、数100ps-1nsの時間分解能を達成すれば十分である。十分な光量を保てない場合、半分のサイズのシンチレーター(700x50x3mm3)を用いる事によりカバー率を上げ、光量を確保することも検討する。
同時に、Λp崩壊測定を主目的としてデータ取得を行ったE15-2nd実験のデータを用いて、"K-pp"のπΣp崩壊チャンネルの解析を進める。実際前年度には、既存のホドスコープ(厚み3cm)を用いたΣ->πn崩壊検出に成功し、Λ(1405)生成と"K-pp"生成の詳細な比較へ道筋を示した。これらの解析を進め、"K-pp"生成メカニズムに関する実験的情報を提示する。同様に"K-pp"のπΣp崩壊についても、実験的な結果を導出する。これらの結果は、本研究が世界で初めて示す実験結果となる。
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| Causes of Carryover |
本年度に予定していた検出器の開発(薄型中性子検出器)が順調に進んだため、次年度使用額が生じた。
繰り越し分は、次年度に行う測定器開発(薄型veto検出器)に用いる計画である。
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[Presentation] Recent results from J-PARC E15/E312017
Author(s)
Fuminori Sakuma
Organizer
Symposium Strange and non-strange mesons induced processes studies at DAFNE, J-PARC and RIKEN: present and future, 10-11 July 2017, Laboratori Nazionali di Frascati INFN, Italy
Int'l Joint Research / Invited
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