2018 Fiscal Year Annual Research Report
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18J20494
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
足利 沙希子 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | ハドロン物理学 / 検出器開発 / レプトン対測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は本実験に向けた検出器開発と実機製作を行った。本実験においては原子核中でφ中間子を生成し、その電子・陽電子対への崩壊を利用して中間子の質量スペクトルの測定を行う。本研究で使用する検出器は、運動量の測定を目的としたものと、電子識別を目的としたものがある。いずれの検出器においても高計数率耐性および数100mT以上の磁場中での安定した動作が求められている。また、電子識別に関しては、バックグラウンドとして電子の約100倍の数のπ中間子が想定されているため、上記の動作環境の中で高い確率で電子を識別し、π中間子を棄却することが重要である。本研究で使用する検出器の中で、申請者は電子識別に使用する鉛ガラスカロリメータの開発と実機製作を行った。鉛ガラスカロリメータの実機製作に向けて、主に読み出しに使用する光電子増倍管の開発と試験を行い、本実験での使用を可能な状態にした。その上で、年度の後半にはカロリメータ実機の製作を開始し、現時点でカロリメータ2モジュールの製作が完了している。これはスペクトロメータの方位角15°-45°、仰角±15°を覆う実機である。次年度初頭で残りの4モジュールの実機製作を行い、2019年6月にはスペクトロメータの方位角15°-105°、仰角±15°を覆う鉛ガラスカロリメータをスペクトロメータ中に設置する予定である。
また、また、カロリメータ実機を支える架台の設計も進め、本実験で必要な全てのカロリメータ用の架台の詳細なデザインを決定した。架台の各部位が最大4tの鉛ガラスの重量を支えることができるように設計しており、年度後半より架台の製作を進め、1/3を既に完成させた。
光電子増倍管の増幅機構の入射光量に対する線型性を高計数率下において実現するために、光電子増倍管のデバイダ回路の開発を行った。
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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
本実験に向けた検出器開発を行った。本研究で使用する検出器の中で、申請者は鉛ガラスカロリメータを担当している。本年度は鉛ガラスカロリメータの実機製作に向けて、主に読み出しに使用する光電子増倍管の開発と試験を行い、本実験での使用を可能な状態にした。その上で、年度の後半にはカロリメータ実機の製作を開始し、現時点でカロリメータ2モジュールの製作が完了している。これはスペクトロメータの方位角15°-45°、仰角±15°を覆う実機である。次年度初頭で残りの4モジュールの実機製作を行い、2019年6月にはスペクトロメータの方位角15°-105°、仰角±15°を覆う鉛ガラスカロリメータをスペクトロメータ中に設置する予定である。本年度行った研究に関して、具体的に述べる。本実験においては、ベクター中間子の電子・陽電子対への崩壊を利用して質量スペクトラムを測定する。鉛ガラスカロリメータを電子識別に使用し、以下のような特徴的な環境において動作させる。
1, 高計数率(最大1MHz/1読み出し)
2, 磁場(数100mT)
1, 2, のような環境下ではカロリメータに使用する光電子増倍管の増幅率や入射光量に対する線型性が損なわれる可能性がある。したがって、光電子増倍管のテストおよび改良を行い本実験での使用に堪えるものを250本ほど製作した。
また、カロリメータ実機を支える架台の設計も進め、本実験で必要な全てのカロリメータ用の架台の詳細なデザインを決定した。架台の各部位が最大4tの鉛ガラスの重量を支えることができるように設計しており、年度後半より架台の製作を進め、1/3を既に完成させた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で使用するスペクトロメータを2019年度秋までに完成させる。また、ほぼ同時期に実験で使用する陽子ビームを供給する高運動量ビームラインがJ-PARCハドロン実験施設において完成する予定である。2019年度末には完成したビームラインの試運転および調整を施設側と協力して行う。その後、ビームを利用したスペクトロメータ全体の試運転を行う予定である。
中間子生成用の原子核ターゲットとしては銅と炭素を使用する。主にスペクトロメータ全体の質量分解能および電子識別能力に関して性能の評価を行い、ω中間子をはじめとするベクター中間子の生成量の確認を行う。
スペクトロメータの性能評価が終わり次第、φ中間子の質量変化に注目した物理データの取得を行う予定であり、15000個のφ中間子に関するデータを取得する見込みである。
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