中性K中間子のCP対称性非保存崩壊測定実験における光子検出器の開発

中性介子CP对称性非保守衰变测量实验光子探测器的研制

基本信息

批准号：
11740148
负责人：
野村正
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

CP非保存現象を研究する上で、B中間子系での測定と共に中性K中間子系での測定を行なうことは、特に標準理論を超える物理の存在の探求という点において非常に重要である。本研究では稀崩壊過程であるK_L→π^0νν^^-の測定実験に使用する光子検出器の開発を行ない、特に大量の中性子バックグラウンドが存在する大強度中性ビーム内に設置して稼働するものに焦点を絞っている。光子感度を十分高く保ったまま、0.1%程度の低中性子感度に抑えるためには、後者の反応メカニズムの特徴である低速粒子の発生に対して不感となればよいので、高速粒子のみが発生させうるチェレンコフ放射を利用することを基本方針としている。本年度は主に基本性能の再確認と前年度のビームを利用した性能評価実験の詳細解析をおこなった。基本性能の再確認前年度の評価において不定要素であった検出器のゲインの較正について再度アクリル放射体を利用した試作器に対して測定を行なった。具体的には、宇宙線による試験とモニター用の発光ダイオード出力との比較である。ビーム実験に同時収集していたモニター出力データと合わせて、エネルギーとの関係付けは正しく理解できるようになった。ビームによる性能評価実験の詳細解析前年度におこなった中性子や陽子でのビーム実験の詳細解析を行なった。感度(または不感率)そのものだけでなく、可視エネルギーの分布など多くの情報を実験とシミュレーションの間で比較した。陽子による実験では、チェレンコフ発光しきい値近辺での食い違いが見られたが、中性子感度への類推となる原子核反応の部分は良く一致していた。本研究での試作器で得られた結果は低エネルギーの中性子に対しては予想していたとおり十分低い感度の検出器となることが確認できた。さらにシミュレーションによれば、放射体にエアロジェルを使えば1GeV近辺の高エネルギー領域でも飛躍的に改善を見込めるという新たな知見も得られた。

在研究CP非守恒现象时，在中性kaon系统和B介子系统中进行测量非常重要，特别是在探索标准模型之外的物理存在方面。在这项研究中，我们将开发一种光子探测器，用于 K_L→π^0νν^^- 的测量实验，这是一种罕见的衰变过程，并将其安装在高强度中性光束中进行操作，其中大存在一定数量的中子背景。我专注于我所做的事情。为了将中子敏感性抑制到低0.1%，同时保持足够高的光子敏感性，需要对慢速粒子的产生不敏感，这是后一种反应机制的特点，因此只有高速粒子基本策略是利用明亮的切伦科夫辐射。今年我们主要是重新确认了基本性能，并对去年使用梁进行的性能评估实验进行了详细分析。基本性能的重新确认关于探测器增益的校准，这是前一年评估中的不确定因素，我们再次使用丙烯酸散热器测量了原型设备。具体来说，是使用宇宙射线的测试和用于监测的发光二极管的输出之间的比较。结合光束实验同时收集的监视器输出数据，我们能够正确理解与能量的关系。使用束流进行的性能评估实验的详细分析我们对去年进行的使用中子和质子的束流实验进行了详细分析。我们不仅比较了灵敏度（或不灵敏度）本身，还比较了实验和模拟之间的大量信息，例如可见能量的分布。在使用质子的实验中，在切伦科夫发射阈值附近观察到了差异，但在核反应中观察到了良好的一致性，这类似于中子敏感性。本研究中原型设备获得的结果证实，正如预期的那样，它是一个对低能中子具有足够低灵敏度的探测器。此外，模拟还揭示了新的知识：如果使用气凝胶作为散热器，即使在 1 GeV 左右的高能区域也有望取得显着的改进。