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

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本研究では光子が発生する電磁シャワーの詳細を分析し、光子の入射角度測定を可能にする電磁カロリメータを開発する。電磁シャワー発生プロセスの不均一性、シャワー粒子についての情報収得の限界などがあり、実現可能な検出器の構造と達成可能な角度分解能についての最適化が必要になる。昨年度の研究では、1mmの鉛板と5mmのプラスチックシンチレータを交互に積層する検出器を基本案とし、プラスチックシンチレータの幅を15mmに分割した検出器を用いて1GeVのエネルギーを持つ光子に対する入射角度の精度が１.3度程度になることがわかった。本年度では、機械学習についての理解を深めることで、シンチレータストリップの幅と要求される学習深度の相関を明確にした。また、角度分解能は入射位置情報の誤りにより変わるので、位置分解能についての研究も行った。幅15mmの検出器から求められる位置分解能は2.1mmであることがわかり、角度分解能を25％程度劣化させることになると予想される。今までの研究結果をまとめ、論文を投稿した。サンプリングカロリメータのエネルギー分解能はシャワーを生成するコンバータとシャワーの情報を読み取る検出器の物質量の比率に依存する。但し、同じ物質量比ても単一層の厚みによりエネルギー分解能が変わる。前述した（1mm鉛＋5mmシンチレータ）の組み合わせと5層の（0.15mmタングステン＋1mmシンチレータ）は同等の放射長(radiation length)を持っているが、後者のエネルギー分解能は2倍ほど良くなる。暑さ0.15mmのタングステン板は市販の規格品として購入できるし、1mmシンチレータはシンチレーションファイバーであれば減衰の心配なく活用できる。本年度には14mm幅のタングステンストリップと14個のシンチレーションファイバーを用いた検出器開発を行なった。