中性K中間子ビームを用いたJーPARC・KOTO実験の検出能力の測定と向上

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2012年2月キャリブレーション手法の確立を目的としたビームテストを行いデータを収得した。CsIカロリメータは2716本のチャンネルで構成され、そのチャンネル間の出力は宇宙線のMIPピークを用いることにより3%程度で求めることができる。KOTO実験ではエネルギー分解能の向上や背景事象の抑制の為に各チャンネルの出力を1%まで押さえることが必要とされるため更なるキャリブレーションが必要であった。普段使われる荷電粒子とスペクトロメータを用いたキャリブレーションはデータ測定時に真空中で行えることが要求されるため、真空中でも行えるキャルブレーション手法の確立が要求された。そのため、KL粒子の3π0崩壊を用いたキャリブレーション手法の確立を行った。KL粒子の3π0に崩壊する崩壊モードはCsIカロリメータ上で6つのクラスターイベントとして収得される。それぞれのγのエネルギーはエネルギーや運動量保存則を満たす必要がある。3π0崩壊モードを用いたキャリブレーション手法は、それらγのエネルギーや運動量に対するの制限をConstraint Fit法に適用し、より正しいと思われるγのエネルギーを求め、そのキャリブレーション前後のエネルギーを比を求めることにより、CsIカロリメータの各チャンネルの出力を調べるといった順序で行われる。さらに、KL粒子の他の崩壊モードで6つのクラスターで観測されるのは3π0崩壊イベントしかないので、背景事象が少ないきれいなキャリブレーションサンプルを求めることができる特徴もある。ビームテストでは200万イベントの6クラスターイベントが収得され、シミュレーションにより、1%の精度で各チャンネルの出力をキャリブレーションできる統計量であることが確認された。データでのキャリブレーション結果が正しいことを証明するために、より信頼性があるKL粒子の荷電崩壊とスメクトロメータを用いたキャリブレーションの結果を用いた。その結果、二つのキャリブレーション手法の結果は1.5%以内で一致していた。この研究によって、3π0崩壊を用いたキャリブレーション手法でも1%以下の精度で各チャンネルの出力をキャリブレーションできることがわかった。