140 likes | 287 Views
J-PARC ハイパー核実験でのビーム Tracking Detector. 高橋俊行( KEK ). J-PARC 施設の概要 実験方法 考えうる検出器 0.5mm spacing MWPC Silicon Strip Detector まとめ. J-PARC Facility. Nuclear and Particle Experimental Facility (HD-Hall). Materials and Life Science Experimental Facility. Nuclear Transmutation.
E N D
J-PARCハイパー核実験でのビーム TrackingDetector 高橋俊行(KEK) • J-PARC施設の概要 • 実験方法 • 考えうる検出器 • 0.5mm spacing MWPC • Silicon Strip Detector • まとめ
J-PARC Facility Nuclear and Particle Experimental Facility (HD-Hall) Materials and Life Science Experimental Facility Nuclear Transmutation Neutrino to Kamiokande 3 GeV Synchrotron (25 Hz, 1MW) 50 GeV Synchrotron (0.75 MW) Linac (350m) J-PARC = Japan Proton Accelerator Research Complex
Phase 1 & Phase 2 30 GeV –9mA 50 GeV – 15mA
HDHall@Phase 1 • Primary Beam • 30GeV-9mA • (180MeV LINAC) • 30GeV-15mA • (400MeV LINAC) • flat-top 0.7sec • duration 3.64sec K1.8BR K1.8 T1 • Phase2 • 50GeV-15mA • flat-top 0.7sec • duration 3.52sec K1.1/0.8
Experimental Method Beam Spectrometer Scattered Particle Spectrometer tracking detectors Target Secondary Beam Decay Particle Detectors (Opt.) p, K Position resolution 200mm – 1mm • Measure trajectories, mom. of beam & scattered • particles event by event. • Missing Mass (Hypernulcear states) (K-,K+) X-hypernuclei (K-,p) L-hypernuclei Single Reaction Spectroscopy Coincidense with DPD tagging hypernuclear states
PS-K6 Beam Chamber • K6 beam • 3.3x106 [p/pulse] • 1.7sec flat top • ~2.0x106 [/sec] • 2-10cm @DC • 5mm spacing DC • 2.4mm between anode wires • and cathode planes • Ar:iso-C4H10 = 80:20 • 2.5mm drift length • <100ns drift time • Single-hit TDC • s~250mm J-PARC Phase1では、充分使える。 Multi-hit TDC upgrade of pre-amp. & discriminator
High rate への対応 • Fine spacing wire chamber • 0.5mm MWPC • Semiconductor device • Silicon Strip Detector • Fine segment scintillator hodoscope Channel当たりの計数率を下げる。 Channel 数の増大 低コスト化
0.5mm-Spacing MWPC(1998東北大) incident angle 10 deg. 1.7mm Anode 12mmf 50mm x 50mm 0.5mm Efficiency Cathode Ar:iso-C4H10=7:3 Plateau: 3.3-3.4kV CS2/CS1: 120% 3600 3200 2600 ClusterSize =2/CS=1
0.5mm MWPC – effect of freon - Cluster Size Ar:iso-C4H10=7:3 Plateau 特性 CBrF3 1.5%で(安定)動作 Plateau 幅 300V Cluster Size も許容範囲 製造中止 代替Freon Gas の必要
SSD as focal plane detectorat J-Lab E89-009 scattered electron spectrometer of (e,e’K+) experiment 50mm x 74mm 0.5mm pitch Single-sided 144 strips/board 2x108 electrons /sec /10 SSDs’ t~300mm binary readout with multi-hit TDC 2x10-7 /sec/20mm は充分可能 Radiation Damage ? bulk conversion 1012 p/cm2 Double-sided structure を2面以上 -> Track 再構成可能
物質量と分解能への影響 Pla. Scin. Hodo は 分解能の必要な実験には 向かない。 Eneagy loss stragling ~1/10 of DE Position resolution 0.3mm
まとめ • 東海に建設中のJ-PARCでKビームを利用したハイパー核の実験が計画されている。 • Phase1でのビーム強度では、既存の技術で対応可能。 • Phase2のフル性能では、新たな技術が必要。 • Fine spacing wire chamber (0.5mm MWPC) • CBrF3に代わるFreon Gas, さらなるR&D • Semiconductor Device ( SSD ) • 物質量と放射線耐性 回路系の低コスト化が必要