ベクトル中間子核内質量分布の高統計高精度測定によるハドロン質量獲得機構の研究

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本研究の最も大きな目的として、原子核内におけるベクトル中間子の質量分布を高統計かつ高精度で測定し、原子核密度化における中間子の質量変化を観測することである。モデル計算に依存しない明確な核内質量分布を測定することで、理論的および実験的に一致した見解を得るに至っていない現状を打開し、中間子の核内質量分布に関する今までにない知見が得られるという点において、本実験を遂行することは非常に重要である。J-PARC E16実験における荷電粒子とスペクトロメータの相互作用をGeant4ベースでシミュレーションするフレームワークを実装し、本番の実験環境下におけるバッググラウンドを評価した。評価したバッググラウンドには主に２つの種類がある。1つは、データ取得後に最終的な物理結果を得るために行うオフラインの解析における、ファイ中間子の電子陽電子崩壊以外の過程で標的から生じる電子陽電子がつくるコンビナトリアルバッググラウンドの量と形を調べた。シミュレーションにおける電子陽電子の不変質量の統計がCPUタイムで大きく制限されていたため、バッググラウンドの形をイベント混合法で生成した。荷電パイオンと電子または陽電子の不変質量に関して、フォアグラウンドで作った不変質量分布とイベント混合法で作った不変質量分布を比較することで、イベント混合法で作るバッググラウンドの妥当性を示した。2つ目のバッググラウンドは、データ取得時にトリガーとして、混入してくるものである。トリガーに寄与するバッググラウンドの主要な原因となる過程と発生場所を特定し、2つ以上の荷電粒子のトラックから生成されるトリガーロジックに、トリガーセグメントのY方向の距離の差に関する要求を加えることで、トリガーレートを大きく抑制でき、データ取得用電子回路が処理可能なレートを実現できることを示した。