Study of measurement precision and development of detectors for the Electron Ion Collider

电子离子对撞机测量精度研究及探测器研制

• 批准号: 21J40048
• 负责人: 清水 志真
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization (2022)Institute of Physical and Chemical Research (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J40048/
• 关键词: 陽子構造; 前方カロリメータ; 電子陽子深非弾性散乱; 超前方カロリメータ; EIC; 深非弾性散乱

前年度に引き続き、アメリカで進行中のElectron Ion Collider（EIC）計画における超前方カロリメータ（ZDC）の開発研究を行った。本年度の研究計画通り、実際の設計に向け、ZDCデザインの細部を詰めるための研究を行った。まず、シミュレーションによってクリスタルカロリメータの材質の評価を行った。光量の少ない材質でも、クリスタルや光センサの性能の悪化がない限りでは要求されるエネルギー分解能を達成できることを示した。また、スイスのCERN研究所で行われたALICE実験用カロリメータFoCalのビームテストに参加し、ZDCでも採用予定のサンプリングカロリメータを使ったデータ取得を行った。また、前年度末に行った光センサの中性子照射テストについて、照射した中性子数を見積り、評価した。本年度EIC計画では、前年度に複数立ち上げられた準備段階の国際共同実験を統合し、新しく国際大型共同実験ePICが立ち上げられた。本研究でデザインしたZDCは、前年度の共同実験の一つECCE実験に採用されており、新しいePIC実験でもそのまま採用されることとなった。ePIC実験への統合に伴い検出器シミュレーションのフレームワークが変更されたため、本研究のZDCを改めてePIC実験のシミュレーションへ導入した。シミュレーション研究がさらに進むよう、海外から研究者を招聘し共同研究を行い、ZDCについてこれまでの開発内容を引き継いだ。また、EICのビームラインへの設置へ向け、読み出し部の配置等の議論を進めた。この議論をもとに、海外の研究者と協力して実際の設置位置の検討を進め、設置スペースの確認を行った。加えて、前年度にECCE検出器のフルシミュレーションを用いて進めた、電子・陽子荷電流深非弾性散乱断面積の測定精度の研究について、結果をまとめて日本物理学会で発表した。

Before the annual に lead き 続 き, ア メ リ カ で underway の Electron Ion Collider (the EIC) project に お け る advance party カ ロ リ メ ー タ (ZDC) の open 発 を line っ た. This year's <s:1> research plan will be carried out through に, practical <s:1> design に to け, ZDCデザ <s:1> <s:1> detailed を めるため めるため research を line った. ま ず, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て ク リ ス タ ル カ ロ リ メ ー タ の の material review 価 を line っ た. Less light の な い material で も, ク リ ス タ ル や light セ ン サ の performance の 悪 change が な い limit り で は requirements さ れ る エ ネ ル ギ ー decomposition can reach で を き る こ と を shown し た. Institute ま た, ス イ ス の CERN で line わ れ た ALICE be 験 with カ ロ リ メ ー タ FoCal の ビ ー ム テ ス ト に し and ZDC で も use designated の サ ン プ リ ン グ カ ロ リ メ ー タ を make っ た デ ー タ を row っ た. ま た, front line at the end of the year に っ た light セ ン サ の temper in irradiation テ ス ト に つ い て, illuminate し た temper number を り deposition, review 価 し た. This year the EIC project で は, the first annual に plural set ち げ ら れ た prepare Duan Jie の international common be 験 を integration し, new し く international large mutual be 験 ePIC が stand on ち げ ら れ た. This study で デ ザ イ ン し た ZDC は, former annual の jointly be 験 の a つ anthropomimetic be 験 に using さ れ て お り, new し い ePIC be 験 で も そ の ま ま using さ れ る こ と と な っ た. EPIC be 験 へ の integration に with い 検 extractor シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の フ レ ー ム ワ ー ク が - more さ れ た た め, this study の ZDC を change め て ePIC be 験 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン へ import し た. シ ミ ュ レ ー シ ョ ン research が さ ら に into む よ う, overseas か ら researchers を recruitment し common を い, ZDC に つ い て こ れ ま で の open 発 lead content を き 継 い だ. ま た, the EIC の ビ ー ム ラ イ ン へ の set へ け, 読 み の し department の configuration and the comment を into め た. こ の comment を も と に, overseas researchers の と together し て be interstate の の position setting beg を 検 め, set ス ペ ー ス の confirm line を っ た. Add え て, former annual に anthropomimetic 検 extractor の フ ル シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を with い て in め た, electronics, yoko charged current deep non 弾 scattered area の measurement accuracy is の research に つ い て, results を ま と め て Japan institute of physics で 発 table し た.

项目成果

University of Kansas/Massachusetts Institute of Technology/Jefferson Lab(米国)

堪萨斯大学/麻省理工学院/杰斐逊实验室（美国）

A High Energy Physics Approach to EIC

EIC 的高能物理方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Shima Shimizu

Scientific computing plan for the ECCE detector at the Electron Ion Collider

电子离子对撞机ECCE探测器的科学计算方案

• DOI: 10.1016/j.nima.2022.167859
• 发表时间: 2023
• 期刊: Detectors and Associated Equipment
• 作者: Bernauer, J.C.;Dean, C.T.;Fanelli, C.;Huang, J.;Kauder, K.;Lawrence, D.;Osborn, J.D.;Paus, C.;Adkins, J.K.;Akiba, Y.
• 通讯作者: Akiba, Y.

University Grenoble Alpes(フランス)

格勒诺布尔阿尔卑斯大学（法国）

Jefferson Lab/Brookhaven National Laboratory/The University of Kansas(米国)

杰斐逊实验室/布鲁克海文国家实验室/堪萨斯大学（美国）