Development of the electromagnetic calorimeter capable of BG separtation with low cost

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本研究では、中性K中間子の稀崩壊であるKL→π0νν崩壊の探索実験であるKOTO II実験に使用するための、ガンマ線と中性子が分離可能な電磁カロリメーターの開発を行う。低コストで製作するために、鉛とプラスチックシンチレーター のサンプリングカロリメーターで実現することを目指す。本年度はシミュレーションを使用して、KOTO II実験での主要な背景事象であるKL→2π0崩壊による背景事象数が、電磁カロリメーターのエネルギー分解能にどのように依存するかの見積もりを行った。その結果、1GeVの入射γ線に対するエネルギー分解能が1%から5%の範囲であれば、背景事象の増加はあまり見られないことがわかった。また、鉛とシンチレーター層の厚みを変えたシミュレーションを行い、サンプリングカロリメーターで達成可能なエネルギー分解能を見積もった。断面積が5cm×5cmで0.5mm厚の鉛と2.5mm厚のプラスチックシンチレーターを100層重ね1つのモジュールとし、25個のモジュールを5×5に積んで小型なカロリメーターとする。この時、1MeVのエネルギー損失に対して10光子の発行が得られたと仮定すると、1GeVの光子に対して約4%のエネルギー分解能が得られることがわかった。以上のことより、γ線に起因する背景事象に関しては、サンプリングカロリメーターでも十分に抑制する性能を達成出来ることがわかった。