Belle II実験においてタウ粒子稀崩壊を高感度で探索するためのトリガー開発

Belle II 实验中高灵敏度搜索稀有 tau 粒子衰变的触发器开发

• 批准号: 21K20370
• 负责人: 中沢 遊
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-08-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K20370/
• 关键词: トリガーシステム; タウ粒子; 機械学習; トリガー; FPGA; レプトンフレーバ; タウレプトン

本研究の目的は，Belle II 実験において背景事象を効率よく排除し，タウ粒子の検出効率を高められるトリガーシステムを開発することである．これにより，タウ粒子の荷電レプトンフレーバー非保存現象である tau -> 3 muon 崩壊の測定感度を向上へつなげる．そのためには新たなアルゴリズムを開発し，トリガーシステムへ実装，運用する必要がある．２年目は過去の実験データからカロリメータの情報を用いたモデルを構築し，トリガー回路への実装を試みた．Belle II実験は複数の検出器を使って物理測定を行う．当初は全検出器の情報を用いたアルゴリズム開発に専念していた．しかし，トリガーアルゴリズムの性能評価として，基準となる独立した別アルゴリズムがある方が望ましいことから，カロリメータと呼ばれる電磁シャワーからエネルギーを測定する検出器のみ使用することにした．まず，ソフトウェア上で性能評価した．信号検出効率と背景事象排除効率の関係を示すROC曲線により，既存のカロリメータを用いたアルゴリズムよりも優れた性能が達成できることがわかった．実装後は遅延時間を確認する．読み出し回路にはメモリが搭載されているものの，データ保持時間には制約がある．トリガーシステムはこの制約内で情報を処理し，読み出し回路へトリガーを発行しなければならない．この時間を遅延時間という．まず，開発したアルゴリズムをトリガー用電子回路のロジックへ実装し，回路上でのシミュレーションで処理時間が100ns程度と十分に短いことを確認した．現行のシステムでは200ns以下の遅延時間であれば問題ない．また，実際の検出器を用いて宇宙線測定を行い，トリガーが要求する遅延時間内に発行されていることを確認できた．今後は物理測定が再開次第，このトリガーアルゴリズムのタウ検出効率を物理データから評価する．

The purpose of this study is to eliminate background events in Belle II and to improve particle detection efficiency. The charge of the particle is not preserved. The sensitivity of the measurement of the collapse is increased. In the past two years, it has been necessary to construct a new system for the development of a new system. In the past two years, it has been necessary to construct a new system for the development of a new system. In the past two years, it has been necessary to construct a new system for the development of a new system. In the past The information of the whole detector is used in the first place. The performance evaluation of the test equipment is based on the independent test equipment. It's a good idea to have a performance review on it. The relationship between the signal output rate and the background event rejection rate is shown in ROC curve. Confirm the delay time after installation. In the middle of the loop, the load is removed, and the load is maintained. The information in the control loop is processed in the control loop. Time delay time delay time delay. It is confirmed that the processing time of the electronic circuit used for the open circuit is about 100ns and the processing time of the circuit is about 10 ns. The delay time below 200ns in the current system is the problem. The detector is operated with cosmic rays, and the detector is operated within the required delay time. In the future, physical measurements will be re-opened, and the physical measurements will be evaluated.