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Noriaki kobayashi at Okayama, JPSMarch 22nd, 2010
HERMESのリングイメージングチェレンコフ検出器のエアロジェル屈折率長期安定性の評価
Long term stability of the HERMES RICH aerogel radiator
東工大理, 山形大理A
小林 慶鑑, 今津 義充, 宮地 義之A, 柴田利明 他HERMES Collaboration
22pBS-7
• HERMES実験
• HERMESにおけるリングイメージング型チェレンコフ (RICH)検出器
• RICHに使用したエアロジェル発光体
• エアロジェルの長期安定性
• まとめと今後の展望
内容
Noriaki kobayashi at Okayama, JPSMarch 22nd, 2010
Semi-inclusive 測定 散乱されたレプトンと生成ハドロンを同時測定
HERMES実験
粒子の識別 (PID) が重要な役割を果たす
2
ドイツ, DESY研究所での
偏極電子―核子の深非弾性散乱実験
核子のスピン構造の研究を主目的とする
1995年―2007年に実験データの
取得が行われた
実験データの解析は現在も続けられている
HERMES (HERA Measurement of Spin ) 実験
uu
d
h
π
e
N
γ *
π +
Ee=27.5 GeV
h
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HERMES実験の検出器
3
(陽) 電子
約8m
核子標的
リングイメージング型チェレンコフ (RICH)検出器
Tracking system
PID System
Magnet
TOP
Bottom
1998-
ハドロン (π, K, p)を識別 電子とハドロンを分離
鉛直: |θx|< 170 mrad
水平: 40 <θy < 140 mrad
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チェレンコフ検出器による粒子の同定
チェレンコフ輻射
θ : チェレンコフ角
n : 発光体の屈折率
β: 真空中の光速に対する
粒子の速度の比
荷電粒子が物質中を運動する時、荷電粒子の速度がその物質中の光速度よりも速い場合に光が出る現象
cosθ=1
nβ
θの測定により質量mがわかり、粒子識別ができる
および p = mβγ
屈折率 n
荷電粒子
チェレンコフ光
θ
v > c/n
波面
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HERMES-RICH (Ring Imaging Cherencov Counter ) 検出器
Ring Imaging Cherencov Counter (RICH )
光検出面
鏡面
C4F10ガス
エアロジェルタイル
:チェレンコフ光発光媒体
シリカエアロジェル
屈折率~ 1.03
低運動量領域の粒子識別に使用
約 10×10×1 cm3
5層、5×17 列;計425枚のタイルを配置
• 2種類の発光体 (エアロジェル、ガス)を用いる• 2-15 GeV/c の π, K, p を識別
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~1.5m
外円:エアロジェルによるチェレンコフリング内円: C4F10ガスによるチェレンコフリング
光検出面の様子
HERMES-RICH に使用される2つの発光体
広運動量領域のハドロン識別のため
シリカエアロジェル、C4F10ガスの2つの発光体を使用
π 、K、pを2-15 GeV/c で識別できる
HERMESは実際の実験において、エアロジェルをRICHの発光体に世界で初めて用いた
naero=1.03
ngas=1.00014
例1)
例2)
Single Photon resolution: ΔΘ ~7.6 mrad
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エアロジェルの長期安定性
• 1998-2007年の約10年間の実験データからエアロジェル発光体の安定性を調査
• βが1に近似でき、RICHの粒子識別の影響を受けない電子 (Pe > 5 GeV/c) のデータを
使用1.透明度の長期安定性
θn
cos
1
2. 屈折率平均値の長期安定性
for Pe>5 GeV/c
各年度毎のPMTのヒット数からエアロジェルの透明度
の安定性を検証
各年度のチェレンコフ角からエアロジェル屈折率平均値の安定性を検証
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エアロジェルの透明度の長期安定性
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• 10年間にわたりTrack毎のPMTのヒット数は6.5~7.5で安定している。
•これは、エアロジェルの透明
度が長期にわたり安定していることを示している。
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エアロジェル屈折率の長期安定性
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1日毎にまとめたもの
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エアロジェル屈折率の長期安定性
• 2000年-2002年のギャップは、RICHを再組立した時のアライメ
ントの変化によるものと考えられる。
•その影響を含めても、屈折率の平均値の変動はΔn~5×10-4 程度である。
•今後、タイル毎のばらつき (分散)の長期安定性の解析を行う。
1年毎にまとめたもの
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