J-PARC E31 collaboration

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1 J-PARC E31 collaboration
Geant4によるE31のSimulationと 　　　　　陽子検出用の設計 J-PARC E31 collaboration 榎本瞬,石橋直哉,井上謙太郎,川崎新吾,阪口篤志,吉田幸太郎,味村周平A,野海博之A,飯尾雅実B，板橋健太B，岩崎雅彦B,應田治彦B,大西宏明B,佐久間史典B,友野大B,塚田暁B,山崎敏光B,石元茂C,岩井正明C,鈴木祥仁C,関本美知子C,豊田晃久C,石川隆D,佐藤将春D,鈴木隆敏D,施赫將D,竜野秀行D,橋本直D,早野龍五D,藤原裕也D,松田恭幸E,康寛史F,徳田真F,福田芳之F,佐田優太G,永江知文G,平岩聡彦G,藤岡宏之G,福田共和H,溝井浩H,D.FasoI,O.MorraI,M.BragadireanuJ,C.CurceanuJ,C.GuaraldoJ,M.IliescuJ,岡田信二J,D.PietreanuJ,D.SirghiJ,F.SirghiJ,P.BehlerK,M.CargnelliK,石渡智一K,J.MartonK, 鈴木謙K,E.WidmannK,J.ZmeskalK,H.BhangL,S.ChoiL,H.YimL,P.KienleM,L.BussoN,G.Beer 阪大理，阪大RCNPA，理研B，KEKC，東大理D，東大教養E，東工大理F，京大理G，大阪電通大H，INFN-TorinoI，INFN-LNFJ，SMIK，ソウル国立大L，ミュンヘン工大M，Torino大N，Victoria大O 　　大阪大学理学研究科 井上謙太郎 ストレンジネス研究会

2 Λ(1405) Λ(1405):JP=1/2-,I=0,S=-1 KbarNの強い束縛状態
Λ(1520),3/2- KN(1432) -27MeV Λ(1405),1/2- ∑*(1385),3/2+ KbarNの強い束縛状態 ∑(1192),1/2+ KbarN( i)とπ∑( i)の 重ね合わせ or Λ(1116),1/2+ KbarN束縛状態について知りたい。 → KbarNの閾値以下での反応実験d(K-,n)を行う。 　（KbarN結合を強く反映した実験）

3 ? S-wave,I=0 →Λ*(1405)→π0∑0,π∑+ ,π+∑- S-wave,I=1 →non-resonant(NR)
pn d n ∑ π K- t Y* K KN :1432MeV 1420MeV/c2? 1405MeV/c2? S-wave Σ*(1385) P-wave I=1 I=0,1 ? Λ*(1405) d(K-,n)反応・・ KN直接反応できる。 　　　　　　　　　（自由空間では反応できない） Non-resonant I=1 Y*(mass) S-wave,I=0 　→Λ*(1405)→π0∑0,π∑+ ,π+∑- S-wave,I=1　 →non-resonant(NR) P-wave,I=1 →∑*(1385) → π0Λ,π-∑+ ,π+∑-

4 J-PARC E31実験 質量欠損法でΛ(1405)のスペクトルを測定する 崩壊モードは崩壊粒子検出器系で同定する Neutron
Counter TOF ΔT〜150ps 崩壊粒子 検出器系 (CDS) Kaon〜1GeV/c Neutron 〜1.3GeV/c 〜15m Target (D) Λ* 質量欠損法でΛ(1405)のスペクトルを測定する 崩壊モードは崩壊粒子検出器系で同定する

5 Λ(1405)崩壊モード Λ(1405) → Σ-π+ → (π- n )π+ Λ(1405) → Σ+π- → (π+ n )π-
→ (p π0)π- Λ(1405)　→　Σ0π0→(Λγ)π0 →(pπ-)γπ0 Proton検出用Detectorの導入

6 崩壊粒子検出器系 Solenoid magnet CDC( Cylindrical Drift Chamber)
CDH( Cylindrical Detector Hodoscpe CDC( Cylindrical Drift Chamber) 崩壊陽子検出器（BPD+BPC)の導入 ZVC( Z Vertex Chamber) Z軸 Target

7 Σ- π+(Σ+ π-)モード Solenoid magnet CDC π- CDH & CDS π+ CDH & CDS ZVC
To NC K- 1GeV/c Target

8 Σ0 π0モード Solenoid magnet π- CDH & CDS 後方散乱陽子 CDC TOFで運動量を決定 時間:BPD
Tracking:BPC BPD:TOF->運動量（榎本がやっている！） 自分はBPCを担当している。 BPC:これこれこういう大事な機能をもっている。（次のトラぺで） BPC BPD ZVC To NC K- 1GeV/c Proton BPD & BPD Target π0 Not Detect

9 BPC&BPDの目的(1) モードの特定 (Σ* → Λπ-0 → (p π-)π0) Λ* → Σ+π- → (p π0)π-
Y*,p,π-欠損質量 Σ*→　Λπ0 Λ π0 Λ*→ Σ+π- Λ*→ Σ0π0 π0γ

10 BPC&BPDの目的(2) 広い有感面積を持ちつつ Targetになるべく近づけたい d(K-、n)反応点の特定
π- Proton ZVC Λ Neutron K- BPC d(K-、n)反応点の特定 広い有感面積を持ちつつ Targetになるべく近づけたい Pとπ-よりΛの運動量を求める ΛとK-により反応点を同定 →中性子のTOF測定に影響 →Λ(1405)の質量分解能に影響

11 BPCの設計 有感領域 115.2mm 外径 168mm (ZVC内径170mm ワイヤー間隔3.6mm 一面15ch
ASD 基盤 168 117 BPDもほぼ実機の製作が進行中である。 BPCについても詳細設計によるデザインがおわり、製作にはいっている。 →inoueはこれを動かして修士論文とするつもりである。 デザインが決まったのでより詳細なシミュレーションも行っている。 　 有感領域 115.2mm　外径 168mm (ZVC内径170mm ワイヤー間隔3.6mm 一面15ch XX’,YY’,XX’,YY’の8面　　　

12 まとめと今後 J-PARC E31実験に向け陽子飛跡検出器を 設計し、製作中である
　設計し、製作中である シミュレーションにより十分な立体角があること崩壊モードの同定ができることを確認中である 2011年秋にエンジニアリングランを目指す

13 Back up

14 D(K-,n)π+∑-　(PK=800MeV/c)
Λ* J.Yamagata-Sekihara, T.Sekihara,and D.Jido, paper in preparation

15 Geant4 Simulation Σ0π0→(pπ-)γπ0 Σ+π-→(pπ0)π- π- π- π0→２γ Λ Proton

16 Geant4 Acceptance Preliminary Λ(1405)の質量による崩壊モードの Acceptance Σ-π+
Σ+π-→π+π- Σ+π-→pπ- Σ0π0→pπ-

17 クレプシューゴルダン係数から |2 0>=√1/6π-Σ+ √2/3π0Σ0 √1/6π+Σ- |1 0>=-√1/2π-Σ √1/2π+Σ- |0 0>=√1/2π-Σ+ -√2/3π0Σ0 √1/3π+Σ- I=1からπ0Σ0に崩壊することはない。 Σ(1385)[I=1]→Σ0π0へは×。

18 BPD(MPPC) Z-TPC p K- target Λ BLC BPC p K- Idea(5*10*350mm3×35 segment)

19 ビームテスト(@J-PARCK1.8BR) 陽子検出器として性能があることを確認。実機製作を行う。 Trigger: electron
Plastic(MPPC-100C) Gas MPPC-50 Plastic (MPPC-50C) Cherenkov counter Plastic(T0) MPPC-100 (trigger) 約2m(MPPC-T0) MPPC-50 σ=246.4ps (T0-PD) Meantime[ns] Trigger: electron Beam:-0.75GeV/c ・minimum ionization ・本実験に近いセットアップ。 →飛行距離(約２m) →同じトリガー 陽子検出器として性能があることを確認。実機製作を行う。

20 実機の時間分解能測定 Sr-90線源を用いて２本の実機をクロスして時間分解能を測定 (σ検出器)=(σ測定値)/√2 σ=203.9ps
Slewing補正後 σ=288.4[ps] (σ検出器)=(σ測定値)/√2 σ=203.9ps 検出器の２本の差(T1-T2[ns])