Transcript 2． - 高エネルギー原子核実験グループ

鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日
PHENIX実験におけるp+p衝突実験のための
Time Zero Counterの開発
筑波大物理 、BNLA
鶴岡裕士（講演者）、小野雅也、相澤美智子、江角晋一、加藤純雄、佐藤進、
清道明男、 奈良美和子、箱崎大祐、三明康郎、中條達也A
１．PHENIX実験とは
２．なぜ新たな検出器が必要か？
３．Time Zero Counter の設計
４．テスト実験（KEK）
５．まとめ
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鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日
１．PHENIX実験とは
米国ブルックヘブン国立研究所（BNL）、
高エネルギー重イオン加速器（RHIC）にて、
Au + Au 原子核衝突実験が行われている。
√s
PHENIX
= 130 GeV/A （2000年6月）
 クォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）
の生成･探求が目的
今夏、 p + p 衝突実験 がスタート

同一検出器の使用によって、
p+pとA+Aの比較における系統誤差を逃れる
 jet quenching などの検証
新たなトリガーカウンターが必要
２
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２．なぜ新たな検出器が必要か？
トリガーカウンター
Beam Beam Counter
広島大
ΔT～40ps
ストップカウンター
Time Of Flight
筑波大
ΔT～80ps
Beam
Line
Vertex
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２．p + p 衝突では、、、
ＢＢＣ
No Hit
～41%
ＴＯＦ
No Hit
～84%
ヒット数
① BBC は p + p 用トリガーとして不適。
②
BBCのアクセプタンスが良くても、TOFに入る粒子は少ない。
③
TOFのアクセプタンスに合致し、かつスタートタイミングを与える検出器が必要。
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３．Time Zero Counter の設計
粒子識別のため時間分解能が良いこと
高磁場下で、運用可能であること
（～3000Gauss , 30°）
TOFと同等の立体角があること
s(dP/P)
with T0
without T0
B
no mult. scatt.
momentum (GeV/c)
GEANTによるシミュレーション
厚さ1.5cmのシンチレータを使った場合
R
z
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４－１．テスト実験（KEK）
PMTの磁場に対する影響
 Fine Mesh 型 PMT
R5924 浜松ホトニクス
T.T.S ～ 440ps
B
θ
Laser
HV -2000V ‥‥ ～40Npe
-1600V ‥‥ ～160Npe
gain 105～107
# of stage = 19
Rise Time = 2.5ns
 半導体レーザー
波長 ～ 415nm
パルス幅 18.5ps
同期トリガ-光出力間 < ±10ps
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４－２．レーザーを用いたPMTの磁場実験
B
θ
Laser
0°
30°
Open -1600V
Close -2000V
15
°
15
°
30°
0°
磁場 [ Gauss ]
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４－３．テストビーム実験
セットアップ
2GeV/c pi- beam
start1
start2
veto
π-
define1
B-field
T0
KEK , T1ビームライン , No. T-479
define2
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４－４．Raw Data
ST1-ST2
Slewing correction
TDC
ADC
TDC 
a
ADC
b
T0: 59ps
ST1: 39ps
50ps
ST2: 31ps
ST1-T0
ST2-T0
71ps
67ps
s s21, s 2  s s21  s s22

 2
2
2
s

s

s
 s 1,T 0
s1
T0
 2
2
2
s

s

s
 s 2 ,T 0
s2
T0
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４－５．PMTの磁場の影響
⊿T [25pse]
⊿T
πｰ
⊿TR
50 cm
⊿TL
x [cm]
2×2 OUT
⊿T0R
2×2 IN
⊿T0L
2×8
B [Gauss]
磁場の影響は少ない。
時間分解能 [ psec ]
B
πｰ
σｔ0
x [cm]
時間分解能 ～60psec
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５．まとめ
PHENIX実験 p + p 衝突用トリガーカウンター
（ Time Zero Counter ）を製作することになった。
Fine Mesh 型 PMT とシンチレーター（BC404）を
組み合わせることにより、トリガー及びスタートタイミング
を高磁場中で得ることができた。
レーザー及びπ中間子テストビームにより評価した結果、
３～５kGaussにおいて、～60psecの時間分解能を達成。
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