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本研究は、J-PARC E16実験にハドロン検出器群を新たに構築して、φ→e+e-/K+K-両測定より「通常原子核密度下におけるカイラル対称性の部分回復」を実験的に検証することを目指す。Φ→K+K-測定を行うにはトリガーレベルにおいてK中間子の識別が必要となるために、K中間子同定に必要となるエアロゲル・チェレンコフ検出器の基本設計を完了させる事を本研究の目的とする。
本年度はエアロゲル・チェレンコフ検出器のデザインを中心に進め、また、エアロゲルの基礎的なスタディーとして何種類かのエアロゲルの性能評価を行った。
1.デザイン鏡による2回反射型のチェレンコフ検出器を採用することでコンパクトな形状を実現した。チェレンコフ光の読み出しに3インチ・ファインメッシュPMTを用いることで磁場中の動作を可能とし、PMT付近の集光はウィンストン・コーンを使用して効率的な集光を行う。鏡の形状の最適化は光学計算により行った。これらの設計をもとにR&D機を完成させ、宇宙線による性能評価を行った結果ほぼ予想通りの光量が得られることが明らかになった。
2.エアロゲル0.5-1.9GeV/cのK中間子をオンラインで同定するために、index=1.034のエアロゲルを用いる。用いるエアロゲルはKEK-PS E325実験で用いた再利用品、パナソニック電工製のエアロゲル、千葉大において開発が進められている透明度の高いエアロゲル、の3つを候補として各々の基本性能を確認した。その結果、E325で用いた古いエアロゲルを用いても予想通りの光量を得られることが分かったが、千葉大製エアロゲルを用いると得られる光量が1.5倍程度となり検出器の性能が大幅に向上することが明らかになった。
R&D機のテストをさらに進めるために、来年度に電子ビームを用いて詳細な性能確認を行う。
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