チェレンコフ光を用いた新型粒子識別装置の開発研究

新型切伦科夫光粒子识别装置的研发

• 批准号: 01J01810
• 负责人: 江成 祐二
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J01810/
• 关键词: 素粒子; 高エネルギー物理; 加速器; チェレンコフ光; 粒子識別; CPの破れ

本研究の目的は、チェレンコフ光を用いた新型粒子識別装置TOPカウンターを実用段階にまで開発することである。当面の目標としては、現在つくば市にある高エネルギー加速器研究機構にて稼動中のBファクトリー実験の次期システムにTOPカウンターを搭載することとしている。この実用化に向けて行った本年度の研究実績について述べる。前年度までの研究において、(1)TOPカウンターの基本的な原理面の理解、(2)Belle検出器に搭載に向けてのTOPカウンターの形状に関するの読み出しの抜本的改良、について大幅な進展があった。その特徴を最大限に生かし、Belle検出器に導入するためには最適な構造を探らなければならない。本年度の研究成果の1つは、このシミュレーション・プログラムを完成させたことである。このシミュレーションには粒子と物質の相互作用の再現には詳細に計算されているGEANT3を使い、チェレンコフ光の輻射、伝播部分は波長依存性を考慮し、独自のプログラムを作成した。また、実用時と条件を出来るだけ等しくする為に磁場や、設置位置、設置角度等も詳細に再現した。また、一番重要なのはバックグラウンドの再現であるが、これは現在のBelle検出器で稼動中の検出器から見積もったことにより、かなり現実性の高い評価を可能とした。その結果は、TOPカウンターの形状を最適な形にすることにより、現状のBelle検出器の能力を大幅超える能力、運動量3.5GeV/c以下で3.5σ以上のπ/K識別能力を有する事を確認できた。本年度のもう一つの研究成果は、光検出器に関するものである。TOPカウンターの実用化には光検出器開発が重要な要素である。現在ロシアのBINP研究所、浜松ホトニクス等と連絡をとりながら、MCPPMTの開発を行っている。BINP研究所とは、研究対象をシングルアノードMCPPMTに絞り、MCPPMTの基本構造及び性能の理解、また長期間安走性、寿命など非常に基本的なことに力を入れて研究を進めた。また、浜松ホトニクスではマルチアノードMCPPMTを対象にして研究を行った。この結果、マルチアノードにしても光強度感度、時間特性に関する性能、またこれらの一様性は非常に良く、実用上にまったく問題ないことを明らかにした。また、実用化の唯一の問題点はクロストークにある事を明らかにすることが出来た。このMCPPMTに関する研究をまとめたものをNucl.Inst.Meth.に投稿中である。

The purpose of this study is to develop a novel particle recognition device for optical applications. In the face of this goal, the current high speed accelerator research organization in the middle of the operation of the second phase of the system to carry out this task. This year's research achievements are described in detail. In the past year, research has been carried out on (1) understanding of the basic principle of TOP model,(2) improvement of the design principle of Belle sensor, and significant progress has been made in the design of TOP model. The characteristics of the maximum limit of production, Belle detector introduction, and the optimal structure of the exploration This year's research results include: This system is based on the detailed calculation of the interaction between particles and matter, and the wavelength dependence of the radiation and propagation components of GEANT3 is considered. For example, when setting up the magnetic field, setting up the angle, etc. The Belle detector in the engine can not be detected without a high evaluation of its performance. As a result, it is confirmed that the ability of the Belle detector to greatly exceed the ability of the TOP detector to optimize the shape of the TOP detector, and the π/K recognition ability of the Belle detector to increase the movement amount to 3.5σ or more. This year's research results are related to optical detectors. TOP Contact us now for the development of MCPPMT. BINP Research Institute is committed to the research of MCPPMT, understanding of its basic structure and performance, long-term safety, and life-span. MCPPMT is an object of study. The result is light intensity sensitivity, time characteristics, and a very good performance. The only problem with the application is that it is difficult to find the correct solution. This MCPPMT study is a part of Nucl.Inst.Meth.

项目成果

Y.Enari et al.: "Progress on Time-Of-Propagation counter -a new type of ring imaging Cherenkov detector-"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A494. 430-435 (2002)

Y.Enari等人：“传播时间计数器的进展-一种新型环形成像切伦科夫探测器-”物理研究中的核仪器和方法。

T.Hokuue, Y.Enari et al.: "R&D report on fine-mesh multi-anode PMT with TTS=100 ps under B<=1T"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A494. 436-440 (2002)

T.Hokuue、Y.Enari 等人：“R