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吸収層を用いる画期的ハドロンカロリメータの開発

公募研究

研究領域先端加速器LHCが切り拓くテラスケールの素粒子物理学~真空と時空への新たな挑戦
研究課題/領域番号 26104703
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関信州大学

研究代表者

竹下 徹  信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (70154995)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
2015年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワードハドロンエネルギー / チェレンコフ光 / ハドロン測定 / 波長変換 / ハドロンカロリメータ / 鉛ガラス / 吸収層
研究実績の概要

本研究は、素粒子物理学実験を遂行する上で、特により高エネルギーの実験において、例えばILC実験, あるいは次世代ハドロン衝突実験において必要なハドロンのエネルギー測定精度の向上を目指している。ハドロンのエネルギー測定精度の向上は、重いZ,W,Higgs,topなどの粒子のハドロン崩壊の過程の特定のみならず、グルーオンや軽いクオークのジェットの識別も可能で、精密で間違いのない終状態の特定を可能とする。ここに、吸収層からのチェレンコフ光という測定器情報を付加し、物理に直結する測定器の基本的概念を塗り替える可能性のある技術を検討した。
チェレンコフ光は、光速に近い荷電粒子により発生し、ハドロン終状態の測定器内の中性子や、核破砕の生成物の存在に左右されず、エネルギー測定が可能で、通常の測定とは異なる情報を与える。一方チェレンコフ光は、光量が極端に少なく、かつ発生光の波長が短波長側で支配的で、チェレンコフ光の発生物質から外の光センサーへ取り出す事が困難である。チェレンコフ光測定において1荷電粒子の通過を特定できる能力が鍵となる。チェレンコフ光を放射物質の外にある光センサーに送るために、種々の放射物質と光量の関係(このときは、光センサーにMPPCを使い、グリースで光学接着を行った)を比較できるデータを取得した。特に放射物質中に波長変換物質を混入させ、透過率の高い長波長側での光量増加を観測した。
長さ4cmの放射物質で、(3cmx3cmの断面積)発生する通過ミュー粒子からのチェレンコフ光は、ほとんどの物質で20光電子から10光電子である。ここでは3mmx3mmで100um pitchのMPPCを用いた。一方放射物質に 波長変換物質Y11を混入した場合、約5倍の130光電子を観測し、光量増加を実現できることを示した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 その他

すべて 国際共同研究 (12件) 学会発表 (2件)

  • [国際共同研究] DESY/MPP Munchen/Heidelberg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] CERN(スイス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Academy of Science,Czech/Charles大(チェコ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Bergen大(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Cambridge大(英国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] CERN(スイス)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] DESY/Mainz Univ./Heidelberg Univ.(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] Charles Univ.(チェコ)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] Bergen Univ.(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] Cambridge Univ.(英国)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 加速器からのミューオンを用いたPPDによるチェレンコフ光の光量測定2016

    • 著者名/発表者名
      神崎伊織、竹下徹
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 次世代カロリメータのためのチェレンコフ光検出器の開発研究2016

    • 著者名/発表者名
      魚住聖、竹下徹
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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