高輝度衝突型加速器による粒子多重度の高い素粒子実験のための中央飛跡検出器の開発

使用高强度对撞机开发用于高粒子多重性基本粒子实验的中央轨道探测器

基本信息

批准号：
14046218
负责人：
吉田拓生
金额：
$ 2.37万
依托单位：
University of Fukui (2003)Osaka City University (2002)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、次世代の衝突型加速器を用いてヒッグス粒子や超対称性粒子を探索する実験の中央飛跡検出器を開発することである。今年度は、シンチレーティングファイバー(Sci-Fi)を用いて試作した雛形荷電粒子飛跡検出器の性能評価を行った。雛形検出器には、Sci-Fiを隙間なく並べた層が12mm間隔で3層重ねられていて、各層で飛跡の通過位置を測定することによって飛跡の再構成ができるようになっている。各Sci-Fi層には、外径0.75mm、コア径0.66mmの3HF型Sci-Fiが16本、不感領域ができないようにstaggerさせながら並べられている。Sci-Fiの長さは、衝突型加速器の中央飛跡検出領域で用いることを想定して、2.5mとした。Sci-Fiの光信号は、アレイ型のアバランシェフォトダイオード(APD)で読み出した。S/N比を向上させるため、ペルチエ素子を用いてAPDを-50℃まで冷却した。この雛形検出器で宇宙線μ粒子の飛跡を観測し、飛跡の検出効率や位置測定精度などを調べた。その結果、飛跡の位置測定精度は、標準偏差で0.23mmとなった。また、各Sci-Fi層での荷電粒子検出効率は98%となり、飛跡検出器として十分な検出効率が得られた。次に、APDのS/N比をさらに向上させることを目指して、液体窒素を用いた冷却システムを開発し、APDを-50℃から液体窒素温度まで冷却できるようにした。その結果、APDは-100℃以下になるとかえってノイズが増え始めることが分かった。最良のS/N比が得られる温度を確定するための実験は現在まだ進行中であるが、現時点で、-50℃〜-100℃の間にあることまで突き止めた。

这项研究的目的是开发实验的中央飞行探测器，以使用下一代碰撞类型加速器探索希格斯颗粒和超对象颗粒。今年，我们评估了鸡货运电子检测装置的性能，该型纤维（SCI-FI）是原型的。在模板探测器中，没有间隙排列的科幻层以12 mm的间隔分为三层，可以通过测量每层飞行痕迹的传递位置来重建飞行位点。每个科幻层都用16 3HF型科幻型布置，外径为0.75mm，核心直径为0.66毫米，因此无法具有不敏感的区域。假设它用于碰撞类型加速器的中央飞行检测区域，那么科幻的长度为250万。使用阵列型Avaran Shefot二极管（APD）读取Sci-Fi的光学信号。为了提高S/N比，使用较高的元素将APD冷却至-50°C。宇宙射线的飞行轨迹（使用该模板检测器观察到μ颗粒，并检查了飞行标记的检测效率和位置测量的准确性。结果，对于标准偏差，飞行标记的位置测量精度为0.23 mm。另外，每个科幻层的带电颗粒检测效率为98％，并获得了足够的检测效率作为飞行检测器。接下来，为了进一步改善APD的S/N比，已经开发了使用液氮的冷却系统，以便可以将APD从-50°C冷却至液氮温度。结果，发现当APD低于-100°C时，噪声开始增加。确定可以获得最佳S/N比的温度的实验仍在进行中，但此时发现它在-50°C之间。