KEK PS-E391a実験における Engineering Run のデータ解析

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Presentation transcript:

KEK PS-E391a実験における Engineering Run のデータ解析 坂下 健 (山中研 D2) E391a experiment Status of E391a experiment Engineering Run Analysis Conclusion

Physics Motivation KL p0nn Most clean channel to h BR = 1.94 x 10-10 h2 A4 X2 ~ 3x10-11 Signal from p0 decay Current limit BR < 5.9 x 10-7 (KTeV E799-II)

E391a Experiment KEK 12GeV PS 11の大学・研究機関、約50名のcollaborator 世界初の KL p0nn 実験 Pilot experiment to JPARC 測定方法の確立 S.E.S = 3 x 10-10 最終目標は、 JPARCの実験で 1000 events

E391a Detector Signal = 2g + nothing Hermetic photon veto/ CsI calorimeter Highly evacuated decay region (~ 10-6 Pa) Pencil neutral beam ~ 3GeV avr. KL, n/K ~50 MainBarrel CsI FrontBarrel 5m CC02 BCV, CV CC03 ~ CC05 BA 10m

Downstream section CsI(pure) CC03 (Collar Counter ) ChargedVeto 7cm x 7cm x 30cm 576 crystals, 2m diameter CC03 (Collar Counter ) ChargedVeto

Upstream section FrontBarrel module Lead/Scinti 1.5mm5mm 59layers(17.2X0), 長さ 3m Cosmic ray test was done 20 p.e./MeV (near side) 10 p.e./MeV (far side)

Upstream section 16 module組み立て 真空 vesselへインストール 現在、真空中でcosmic test中 CC02

Middle section MainBarrel Installation into vacuum vessel Lead/Scint. ~13.5 X0 長さ 5m Installation into vacuum vessel MainBarrel 32 modules + BCV 32 modules これからPMT取り付け etc…

Vacuum system Differencial pumping system 全てのPMTは、真空(Resion-1)の中 Region-1 ~10-1 Pa , Region-2 ~10-6Pa Tolerance against out-gassing 全てのPMTは、真空(Resion-1)の中 真空テストベンチでテスト(動作、放電、温度) Water cooling system Region-1 Region-1 Region-1 Region-2

DAQ/Electronics Detector側からの要求(total 1000ch) DAQ/Electronics Trigger 1 MeV threshold for g veto DAQ/Electronics Distributed parallel processing 15 bits ADC (LRS 1885F), 12bits HR-TDC Amp-Discri-Sum module Trigger Ng multiplicity

E391a実験の現状 Engineering Run Downstream sectionだけでのテストRun 2002.Aug Construction of downstream section 2002.Dec Engineering Run 2003.Jan ~ Construction of upstream section Vacuum test etc… 2003.Dec Construction of middle section 2004.Feb ~ Run Engineering Run Downstream sectionだけでのテストRun Detector calibration Beam lineのチェック(KL yield, momentum etc…) DAQ/Electronicsのチェック 昨年12月に実験が行われて、いろいろな解析が行われてきた

Calibration Muon (MIP) Pi0 from target Cosmic ray Muon from upstream of the beam line Pi0 from target 3つの方法で calibration constant が一致している p0 mass peak n p0 100 200 300 400 500 600 MeV

KL->3p0 Data vs MC Wrong KL momentum distribution Invariant mass of 6 g # of KL Data/MC = 0.74 Data MC Wrong KL momentum distribution Is the problem due to input KL momentum or detector response ? Compare in 0.5 GeV energy bin

KL->3p0 Data vs MC( 0.5GeV EKL bin) Vertex Z distribution Sensitive to energy response Data MC Data MC

KL->3p0 Data vs MC( 0.5GeV EKL bin ) Cluster Hit Position (distance from the center) Sensitive to detector response Data MC Data MC

Reweighted input KL momentum MCは、よく detector を再現しているように見える。 実験で得られた KL momentum を、 MC の input KL momentum に反映させてみる。 Data MC KL momentum is softer than estimated one. consistent with results of the Beam survey.

KL->3p0 Data vs MC( reweighted ) Vertex Z match well Cluster Hit position ( Rij ) still match Data MC Data MC

Engineering Runのまとめ downstream section + 本番とほぼ同じDAQ/Electronics のセットアップで、大きな問題なくデータ収集ができた Amp-Discr-Sum moduleに問題が見つかったが、今年9月までに解決 KL yield が予想よりも少なめ Neutral beam lineのalignmentの精度を向上 Primary beam lineのoptimization その他、いくつか問題が見つかったが、全て対策済み Replacement PMTs for CV etc…

Summary First dedicated KL p0nn experiment 実験の準備は順調 Engineering run MainBarrelのPMT取り付け、cosmic test 3 sectionのドッキング 真空ひき(約1週間) Engineering run Detector/Beam line/DAQ/Electronicsのテスト 実験でわかった問題についていろいろと対策を行ってきた 来年2月16日から実験開始

予備OHPs

Middle section MainBarrel Lead/Scint. 13.5 X0 5m 13.7 p.e./MeV @ 325cm from PMT 31cm 136cm 270cm 397cm 505cm

A Software Gamma clustering Method Typically 3x3 crystals Local maximum w/ threshold = 40MeV Cluster position = C.O.E. No angular correction Correction of overlapping events Check distance (d) of 2 cluster If d < 7cm x √2 (= 9.9cm) 2 cluster -> 1 cluster Shape-chi2 (compare to shower-lib.)

KL->3p0 Z reconstruction Make 3 gamma pairs from 6 clusters Reconstruct Z vertex by assuming Mp0 from 2g Calculate vertex chi square for 15 combinations of 3p0 Select best combination for KL candidate