Measurement of strange mesons at very forward region of LHC proton-proton collisions

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2022年9月にLHC加速器で重心系衝突エネルギー13.6TeVの陽子－陽子衝突の測定を行った。本研究のLHCf実験は、粒子の衝突点の140m先にカロリーメータ型検出器を設置して測定を行う。LHCの通常運転時だと衝突頻度が高すぎて、本研究で目的としている測定ができないため、特別に衝突頻度を低くしたビーム設定での運転を4日間行ってもらい、その期間に測定を行った。測定開始直前に、LHC加速器トンネル内に検出器を設置し、測定完了後はすぐに取り出した。これは、LHC通常運転時では放射線損傷が大きいため検出器が故障するのを防ぐためである。4日間の測定では、検出器縦方向位置を変化させながら合計で約3億事象を取得することができた。これは本研究でターゲットとしているη、K0s、Λ粒子の測定に十分な統計であり、単純比較で2015年に取得したデータの約7倍である。また、これらの粒子を効率的に取得するための新しいトリガーもこの測定では導入しており、過去のデータに比べて20倍以上の候補事象の取得が期待できる。また、この測定ではATLAS実験との共同データ取得も実施して、すべてのLHCf実験での取得データで対応した事象のデータをATLASでも取得ている。取得したデータは、即時に初期解析を行って所得したデータに問題がないかのチェックを行った。データ取得のチェックの1つに２つの光子検出事象を用いて、π0中間子事象の質量再構成を行う方法がある。実際に取得したデータから、π0中間子の質量に対応したピークが確認されて、検出器に大きな問題がなかったことが確認できた。