Transcript 68 Ge

Double Chooz実験における
Calibration用データの解析
M1 清水沙也香
Motivation
• 今後の研究の候補として
– エネルギー再構成
– ニュートリノ選別効率の見積もり……など
1. Double Choozの解析用ファイルの取り扱いに
慣れる
→応用的な解析に備える
2. 放射線源データの解析は今後の研究で重要
放射線源を用いたEnergy Calibration
• ニュートリノの計数、エネルギーを
見積もる精度を高める
• 検出器のν-target層,γ-catcher層に
実際に放射線源をいれて測定する
Z-Axis
(ν-target)
使用線源
60Co
γ線源(1.25+1.33MeV)
137Cs
γ線源(0.662MeV)
68Ge
陽電子線源
Prompt signal
の検出効率
252Cf
中性子線源
Delayed signal
の検出効率
Energy scale
Guide tube
(γ-catcher)
使用データ
線源の位置
(x,y,z)[mm]
60Co
137Cs
68Ge
252Cf
Calibration data
(線源を入れたデータ)
MC
(シミュレーション)
Physics data
(バックグラウンド)
Run No.
Run No.
Run No.
Time[ns]
0, 0, 12
24527
24547
12.6, 1434, 0
22681
22681
0, 0, 12
24454
24454
12.6, 1434, 0
24454
24454
0, 0, 12
23921
23921
12.6, 1288, 0
22658
22658
0, 0, 12
24408
9.050e+11
24408
Time[ns]
1.015e+11
Time[ns]
γ線源、陽電子線源の解析
γ線源
β崩壊後の核が基底状態に移る際、γ線を放出する
陽電子線源
e+はすぐにe-と対消滅を起こし、0.511[MeV]の2本の
γ線を放出する
1. バックグラウンドを取り除く
2. 0.35[MeV]以下はカット
3. 適切な関数でFitし、ピークをMCの結果と比較
–
–
60Co,137Cs(γ線源)
68Ge(陽電子線源)
Andi’s Function
Double Gaussian
Andi’s Function
• Compton Edgeを考慮したフィッティング用関数
– 水素で捕獲されたγ線が放つ光電ピーク
Eγ = 2.223MeV
– コンプトンエッジのエネルギー
2Eγ/𝑚0𝑐 2
ECE = Eγ[
]
1+Eγ/𝑚0𝑐 2
– コンプトンエッジ+光電ピークのフィッティング
𝑥−𝐸𝐶𝐸
𝑠𝑥
𝑓 𝑥 = 𝐴(𝐴𝑡 𝑁𝑡 𝑒 𝑒𝑟𝑓𝑐
+ 𝑔𝑎𝑢𝑠𝑠(𝑥, 𝜇, 𝜎))
𝜎
• 各線源のピークをEγとしてフィッティング
松本さんの修士論文より
Andi’s Functionを用いたフィッティング
ー MC
＋ Data
■ BG
Gauss関数によるFittingとの比較
▶ 60Co (x, y, z) = (0, 0, 12)[mm]
Andi’s Function
一次関数 + Gauss
ー MC
＋ Data
■ BG
ー MC
＋ Data
■ BG
χ2/ndf = 1.0909
χ2/ndf = 9.4645
Gauss関数によるFittingとの比較
▶ 60Co (x, y, z) = (12.6, 1434, 0)[mm]
Andi’s Function
一次関数 + Gauss
ー MC
＋ Data
■ BG
ー MC
＋ Data
■ BG
χ2/ndf = 1.2973
χ2/ndf = 10.2
Gauss関数によるFittingとの比較
▶ 137Cs (x, y, z) = (0, 0, 12)[mm]
Andi’s Function
一次関数 + Gauss
ー MC
＋ Data
■ BG
ー MC
＋ Data
■ BG
χ2/ndf = 1.1877
χ2/ndf = 1.2656
Gauss関数によるFittingとの比較
▶ 137Cs (x, y, z) = (12.6, 1434, 0)[mm]
Andi’s Function
一次関数 + Gauss
ー MC
＋ Data
■ BG
ー MC
＋ Data
■ BG
χ2/ndf = 0.6737
χ2/ndf = 1.2762
▶ 68Ge (x,y,z) = (0, 0, 12)
ー MC
＋ Data
■ BG
(x,y,z) = (0, 0, 1244)
χ2/ndf = 1.658
▶ 68Ge (x,y,z) = (12.6, 1288, 0)
ー MC
＋ Data
■ BG
(x,y,z) = (12.6, 1654, 1305.3)
(x,y,z) = (12.6, 1654, 1305.3)
χ2/ndf = 1.014
中性子線源の解析
•
252Cfの自発核分裂
γ
Prompt Signal
Double Choozで検出するνeの逆β崩壊
252Cf
<M> = 3.75個
n
n
n
Delayed Signal
γ
Gd
Cut
1. Muon Veto
宇宙から飛来するμ粒子による信号の除去
– Charge ID > 10000[DUQ] ,EvisID0 > 30[MeV]
どちらかを満たすとき、Muonと判定
– 1[ms]の不感時間を設ける
2. Light Noise Cut
エレキの発光によるノイズの除去
– Qratio>0.1 ,RMSTstart>40[ns],EvisID0 <0.5[MeV]
いずれかを満たすとき、Light Noiseと判定
Prompt, Delayedの選別
• Prompt Signal
– 前の信号と1.5[ms]以上の間隔かつ
5[MeV]<EvisID0<30[MeV]
• Delayed Signal
– Prompt Signalより1[ms]以内かつ
0.5[MeV]< EvisID0 <15[MeV]
Prompt
Delayed
time
>1.5ms
1ms
252Cf
エネルギースペクトル
Gd捕獲
Mean 7.88 [MeV]
H捕獲
Mean 2.23 [MeV]
■Delayed
< 0.5MeV
■Prompt
< 5MeV
Gd+H
Mean 10.12 [MeV]
[MeV]
Prompt – Delayed 信号間の時間差
• Prompt signal を発してからDelayed signal を発する
までの時間
𝑙𝑛2
𝜆
平均寿命τ =
= 17.855[μs]
[ns]
Prompt – Delayed信号間の距離
[mm]
Multiplicity
DC-doc-4758-v2
Cf-252 Calibration Source Analysis and Efficiency Studies
252Cfが1崩壊で放出する平均中性子数は3.75個
→データの選別に問題有
Energy分解能
137Cs
68Ge
252Cf
60Co
ΔE = EData-EMC , Etrue : 文献値
252Cf
Energy分解能
137Cs
68Ge
252Cf
60Co
252Cf
今後の課題
•
252Cfのデータ選別の問題を特定
• 放射線源によるデータの解析手法の確立
• 2ndPub以降の線源データと物理データのチェック
– 線源データ：エネルギー再構成手法の変更に伴う
エネルギーの違い
– 物理データ：検出器の長期安定性の確認
▶ 60Co ZAXIS & GuideTube
Data
Data
MC
MC
▶ 137Cs ZAXIS & GUIDE TUBE
Data
Data
MC
MC
▶ 68Ge ZAXIS & GUIDE TUBE
Data
Data
MC
MC
▶ 252Cf ZAXIS
Data
Data
MC
MC
エネルギー分布
count(Delayed)
Delayed
< 0.5MeV
count(Prompt)
Prompt
< 5MeV
Gdによる捕獲
Hによる捕獲
[MeV]
エネルギー分解能
68Ge
137Cs
68Ge
252Cf
60Co
ΔE = EData-EMC
Etrue = 文献値
252Cf
Promptの発生位置