LHC加速器実験による超高エネルギー宇宙線の大気シャワーモデルの研究

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私が参加しているLHCf実験は、CERN研究所のLHC(Large Hadron Collider)加速器を用いて実験室系で10^<17>eVのハドロン相互作用を測定することで、超高エネルギー宇宙線が地球大気と衝突する際の相互作用モデルを検証することを目的とした実験である。本年度は、当初のLHCのスケジュールでは、10月ごろにLHCfの測定を行う予定であったが、LHC加速器の故障により、測定は2009年に延期になってしまった。測定は行うことが出来なかったが、LHCf実験の準備が順調進み、夏には測定準備を完了することが出来たことは本年度の成果の1つであるといえるだろう。具体的には、まだビームラインへの設置が行われていなかったフロントカウンター検出器の設置を6月に完了し、2007年度末の段階で完全ではなかったデータ取得システムを完成させ、24時間安定稼動するシステムを構築することができた。ATLAS実験との同時データ取得試験を行い、2つの測定イベントを対応付けることに成功した。またシミュレーションにおけるLHCf実験の性能評価を行った。このために、LHCの陽子衝突から検出器応答までを扱うフルモンテカルロシミュレーションの構築をした。私は、π^0中間子測定に着目して研究を行った。π^0中間子は生成後すぐに2つのガンマ線に崩壊し、LHCf検出器でこの2つのガンマ線を同時に測定することにより、π^0中間子の静止質量、エネルギー、運動量を再構成することができる。π^0中間子測定では、再構成された静止質量でカットをかけることにより有意にバックグラウンド粒子を除去することができる利点がある。このπ^0測定を用いてのハドロン相互作用の検証能力の検証を行い、LHCf実験が十分な能力を有していることを確認した。