2023 年度研究成果報告書

光子の入射角度測定を目的とする3次元に細分割された電磁カロリメータの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	21H01118
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
研究機関	大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
研究代表者	林ケヨブ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 (90332113)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	光子の入射角度 / サンプリングカロリメータ
研究成果の概要	本研究では光子が発生する電磁シャワーの模様から、光子の入射角度を測定する電磁カロリメータを開発する。GEANT4を用いたシミュレーション計算をでは、鉛と細分割されているプラスチックシンチレータを用いたサンプリングカロリメータを使えば、1GeVの光子に対して1.3度の分解能を持つ測定が可能であることが分かった。その計算結果を検証するために、1mmX1mmの断面を持つシンチレーションファイバーと14mm幅のタングステンストリップを組み合わせ、384個のモジュールを数製し、性能検証用検出器を完成した。陽子ビームをエネルギーと入射角度を変えながら検出器に入れ、データを収得し、解析を行っている。
自由記述の分野	素粒子実験
研究成果の学術的意義や社会的意義	光子の測定とはカロリメータで生成される電磁シャワーの量とその中心位置から、入射エネルギーと位置を求めることである。一般の実験では、光子の発生点を他の情報から求めることで、光子の運動方向を求めることができる。J-PARCで行なっているKOTO実験では、二つの光子のみが観測されるので、発生点を他条件で求めることになる。もし、カロリメータで入射角度までを測定することができれば、実験感度の向上に大きな役割を果たす。また、暗黒物質の探索のような実験ではカロリメータのみで信号を求める必要があり、本研究で開発された検出器の活用が期待される。