黒澤君計算との違い 岸本 祐二

黒澤君の計算との違い ①検出効率の違い ②Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅの計算における違い 黒澤君と岸本の計算での違いは２つに大別できる ①検出効率の違い ②Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅの計算における違い 黒澤君の使用していた検出効率はコンプトン散乱イベントが取れる理想的な効率を使用している。各種カットは入っておらず、ＰＳＦも考慮していない 岸本計算のデフォルト条件を Kiruna(高度40km)でCrabを21時間×10日間観測、 BGx5(extended Ling model)、 100～1050keVの積分でのＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ とする。これと比較すると黒澤計算とは以下の点が異なる ・観測場所の違い（岸本：キルナ、黒澤：大樹町） ・観測時間の違い（岸本２１時間×１０日、黒澤３時間） ・バックグラウンドモデルの違い（岸本：extended Ling model ×５、黒澤：高田さんＤ論モデル） ・観測天体のエレベーションの変化を考慮するか（岸本：考慮する、黒澤：考慮しない） ・検出器の入射角依存性を考慮するか（岸本：考慮する、黒澤：考慮しない） ・入射面積の違い（岸本：２８×２８ｃｍ２、黒澤：Ｐ６参照） ・解析効率の違い（岸本：１．０（シミュレーションに含まれているため）、黒澤：０．３） ・バックグラウンド領域の大きさの違い（Ｐ７参照）

①検出効率の違い 黒澤君の検出効率（Multi-hit） 黒澤君の検出効率（Single-hit） 現状の検出効率のグラフの上に黒澤君が出していた検出効率をプロットしたのが以下の図。黒澤君はこの２種の検出効率を用いて　　　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅの計算を行っている。つまり、各種のカットを入れずに計算している。岸本は一番下の緑の線で検出効率を計算している。 コンプトン確率 Nhit >= 3 黒澤君の検出効率（Multi-hit） 反跳電子がガス中に全てのエネルギーを落とす 散乱γがシンチに全てのエネルギーを落とす 黒澤君の検出効率（Single-hit） コンプトン点と放出方向を求められる |α_kin – α_geo| < 20deg コンプトン点がfiducial volume(28×28×28cm3)中にある １本のPMTに全てのエネルギーを落としている 反跳電子のエネルギーとtrack lengthによるカット後　（式は※1） Energy cut後　（式は※2） se PSF cut後　（※3） Single-hitは２台以上のＰＭＴにエネルギーデポジットがあったイベントをカットしたもの Multi-hitは２台以上のＰＭＴにエネルギーデポジットがあったイベントをカットしないもの 黒澤君の検出効率（Single-hit）と比べるべき線は水色の線（１本のＰＭＴに全てのエネルギーを落としている）。大雑把には同じくらいの検出効率になっている。両者の差は以下の２点によるものであると考えられる ①シンチカメラの面積の違い→水色のラインが全エネルギーで高くなる ②水色の線は散乱γの全てのエネルギーがシンチで吸収されることが条件に入っているが、黒澤君のSingle-hitのラインでは 条件に入っていない→散乱γの抜けが卓越する高エネルギー側で水色のラインが下がる

②Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅの計算における違い 現状の計算から黒澤君の計算に少しずつ変えていった。（１）→（１３）の順番で変えていき、各段階でのＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅやＰｈｏｔｏｎ数の変遷を調べた結果が以下。 数字の意味は左から　S/sqrt(S+B)、S/sqrt(S+２B)、ＣｒａｂからのＰｈｏｔｏｎ数、バックグラウンドＰｈｏｔｏｎ数 （１）デフォルト(Crab, Kiruna, 40km, 21時間×10日, BGx5(extended Ling model), 100～1050keVの積分) 1.18951 0.84516 74.054 3801.71 （２）バックグラウンド5倍→1倍 2.56367 1.8544 74.054 760.342 （３）10日間→1日間 0.810704 0.586413 7.4054 76.0342 （４）21時間→3時間(10:30～13:30) 0.130254 0.0938141 0.234749 3.01332 （５）KirunaでのCrabのエレベーション→大樹町でのCrabのエレベーション 0.672296 0.487665 4.5445 41.1487 （６）高度40km→高度35km 0.445966 0.320317 3.2286 49.1828 （７）Crabのエレベーション関数→35°固定 0.24918 0.178682 1.12376 19.2148 （８）BGモデル→高田さんのD論で出したモデル 0.211605 0.15114 1.12376 27.0792 （９）検出効率の入射角依存性を考慮→考慮しない 0.36688 0.262047 3.37809 81.4018 （１０）入射面積を黒澤くんの値に変える 0.779175 0.556532 15.2367 367.16 （１１）解析効率1.0→0.3 0.426772 0.304825 4.57102 110.148 （１２）黒澤くんの使用していたpsfに変える 0.735377 0.536087 4.57102 34.0662 （１３）検出効率を黒澤くんと同じものにする 7.60012 5.93011 161.589 290.455 ※　キルナにおける１０：３０～１３：３０のＣｒａｂのエレベーションは数度～１５度程度であるためフォトン数が激減している

エネルギー毎のＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ multi-hit 前ページの（１３）の変更を加えた段階での　エネルギー毎のＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅを計算し、黒澤君の結果と比較した。 黒澤君の出したＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ 前ページの（１３）の変更を加えた段階での　エネルギー毎のＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ（岸本計算） multi-hit S/sqrt(s+B), multi-hit S/sqrt(s+2B), multi-hit S/sqrt(s+B), single-hit S/sqrt(s+2B), single-hit 大体同じくらいのＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅが出ている。つまり、Ｐ３とＰ４の違いで黒澤君の出していたＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅとの違いはほぼ説明できるということ

（参考）黒澤君が用いた入射窓の面積 θ 黒澤君ジオメトリ Ｆｉｄｕｃｉａｌ Ｖｏｌｕｍｅ（28*23*37cm3） 側面シンチとＦｉｄｕｃｉａｌ　Ｖｏｌｕｍｅの位置関係 θ 黒澤計算では　　　　　　　入射角θは35°（固定値） 側面シンチ（H8500：6*6） α=6.1 c 37.0 31.8 底面シンチ（H8500：8*6） 28.0 β=6.0 43.2 単位：cm a=23cm b=28cm α＋βtan(90°－ θ) (θ ≧ 11°) c = 37.0 cm (θ < 11°) 黒澤計算 より正確には (a + a * tan(θ)) * (b + a * tan(θ)) ＝ (23 + 23 * tan(35°)) * (23 + 23 * tan(35°)) = 1725 cm2 a * b * cos(θ) + a * c * cos(90°-θ)) ＝ 23 * 28 * cos(35°) + 23 * (6.1 + 6 * tan(55°)) * cos(55°) ＝ 721 cm2 黒澤計算では2.5倍くらい大きく見積もられている 注）実際、岸本の使用している入射面積は３５度（固定値）で見たときのものではなく、入射角に応じてcosで変化させている。

（参考）黒澤君が用いたＰＳＦ 黒澤君も岸本も共にＰＳＦ（ＨＷＨＭ）を半径とする円領域でバックグラウンドを見積もっている。それぞれが使用しているＰＳＦをプロットしたのが以下。 黒澤君のＰＳＦはＡｒ９０％＋Ｅｔｈａｎｅ１０％（分圧比）、１ａｔｍのシミュレーション結果を用いている。彼のＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅの計算はＣＦ４４０％＋Ａｒ５４％＋Ｃ２Ｈ１０６％（分圧比）のガスについての計算なので、これは誤り。シミュレーションもガスでのドリフトや回路の応答は入っていないものを用いている。岸本のＰＳＦはＣＦ４４０％＋Ａｒ５４％＋Ｃ４Ｈ１０６％（分圧比）でのシミュレーションの結果であり、ガスでのドリフトや回路の応答が入ったシミュレーターで出した結果である。