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高輝度衝突型加速器による粒子多重度の高い素粒子実験のための中央飛跡検出器の開発

使用高强度对撞机开发用于高粒子多重性基本粒子实验的中央轨道探测器

基本信息

批准号：
14046218
负责人：
吉田拓生
金额：
$ 2.37万
依托单位：
University of Fukui (2003)Osaka City University (2002)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、次世代の衝突型加速器を用いてヒッグス粒子や超対称性粒子を探索する実験の中央飛跡検出器を開発することである。今年度は、シンチレーティングファイバー(Sci-Fi)を用いて試作した雛形荷電粒子飛跡検出器の性能評価を行った。雛形検出器には、Sci-Fiを隙間なく並べた層が12mm間隔で3層重ねられていて、各層で飛跡の通過位置を測定することによって飛跡の再構成ができるようになっている。各Sci-Fi層には、外径0.75mm、コア径0.66mmの3HF型Sci-Fiが16本、不感領域ができないようにstaggerさせながら並べられている。Sci-Fiの長さは、衝突型加速器の中央飛跡検出領域で用いることを想定して、2.5mとした。Sci-Fiの光信号は、アレイ型のアバランシェフォトダイオード(APD)で読み出した。S/N比を向上させるため、ペルチエ素子を用いてAPDを-50℃まで冷却した。この雛形検出器で宇宙線μ粒子の飛跡を観測し、飛跡の検出効率や位置測定精度などを調べた。その結果、飛跡の位置測定精度は、標準偏差で0.23mmとなった。また、各Sci-Fi層での荷電粒子検出効率は98%となり、飛跡検出器として十分な検出効率が得られた。次に、APDのS/N比をさらに向上させることを目指して、液体窒素を用いた冷却システムを開発し、APDを-50℃から液体窒素温度まで冷却できるようにした。その結果、APDは-100℃以下になるとかえってノイズが増え始めることが分かった。最良のS/N比が得られる温度を確定するための実験は現在まだ進行中であるが、現時点で、-50℃〜-100℃の間にあることまで突き止めた。

The purpose of this study is to explore the application of particle and hypersymmetric particles in the next generation of collisional accelerators and to develop a central trajectory detector. This year, the performance evaluation of the prototype charged particle tracking detector was conducted in the middle of the trial. The prototype detector is equipped with three layers of Sci-Fi at 12mm intervals, and the passing position of the flying track on each layer can be measured, so that the reconstruction of the flying track can be easily performed. Each Sci-Fi layer has an outer diameter of 0.75 mm and a diameter of 0.66 mm. The 3HF Sci-Fi layer has 16 elements and a non-sensitive area. Sci-Fi's long-term, conflict-type accelerator's central flight path detection field is designed to be 2.5 m long. Sci-Fi's optical signal is the most important part of Sci-Fi's optical signal system. S/N ratio: -50℃The prototype detector detects the trajectory of cosmic ray μ particles, the detection rate of the trajectory and the accuracy of the position determination are adjusted. The accuracy and standard deviation of the position determination of the flying track are 0.23mm and 0.23mm respectively. The charged particle detection efficiency of each Sci-Fi layer is 98%, and the flight detection efficiency is 10%. In addition, the S/N ratio of the APD will continue to increase, and the cooling system for using liquid nitrogen will be developed. The APD will be cooled from the liquid nitrogen temperature of-50℃. The result is that APD is below-100℃. The optimum S/N ratio is determined by the temperature at which the temperature is determined. The temperature at which the S/N ratio is determined is determined by the temperature at which the S/N ratio is determined.