ILCバーテックス検出器のための シミュレーション 2008,3,10 吉田 幸平

目次 ILC ILC測定器案 FPCCDバーテックス検出器 バーテックス検出器のサポートチューブ シミュレーションによる性能評価 課題

国際リニアコライダー(ILC) ILCは電子と陽電子を衝突させる線形加速器 重心エネルギー500GeV ヒッグス粒子の精密測定 標準理論を超える物理の探求 (超対称性、余剰次元) e- e+

ILC測定器案 e+ e- GLD :アジア LDC :ヨーロッパ SiD :北米 4th :北米 図はGLDのもの ILD 各検出器の役割 ミューオン検出器: ミューオンを検出す る ソレノイド: 磁場をかける カロリメーター: 中性粒子のエネル ギーを測定する タイムプロジェクションチェンバー シリコントラッカー: 荷電粒子の飛跡を 検出する e+ e- GLD :アジア LDC :ヨーロッパ SiD :北米 4th :北米 図はGLDのもの ILD

バーテックス検出器 衝突点の最も近傍で、 シリコントラッカー 荷電粒子の飛跡を精密に 測定する b,c,τを検出できる バーテックス検出器 バーテックス検出器: 衝突点の最も近傍で、 荷電粒子の飛跡を精密に 測定する b,c,τを検出できる シリコントラッカー バーテックス検出器 2cm 5cm 13cm 20cm 6層で2層ずつペアになっている pixel CCD 表裏にCCDを貼付けて 2層ペアになる

バーテックス検出器 ヒッグス機構の検証 b,c,τがこの直線にのるのかを確かめることができる ヒッグスとの結合の強さが質量となるので、 質量(GeV) ヒッグスとの結合の強さが質量となるので、 標準理論のヒッグス機構では、 　　　(ヒッグスとの結合の強さ)∝(質量) の関係が成り立つ b,c,τがこの直線にのるのかを確かめることができる

なぜFPCCDか？ 電子と陽電子の衝突で低エネルギーの電子陽電子 ペアバックグラウンドが生成される ピクセルサイズが標準的な25μm×25μmのセンサー では、 10%以上のピクセル占有率になる 信号蓄積の許容限度を超えてしまう pixel 5μm×5μm FPCCD 0.5%に抑えたい 時間的方法 空間的方法 20回以上読み出す 20倍細かいピクセル 現代の技術では難しいため 実現可能性はまだ示されていない FPCCD

運動量と衝突係数  y IPより遠くからヒット点 を螺旋フィッティング していく (TPC→SIT→VTX) 再近接点 ヒット点  曲率から運動量を求める 半径 x IP x 衝突係数: IPと再近接点との距離 衝突係数

シミュレーションによる性能評価 運動量分解能 衝突係数分解能 現状での問題点 改善策 バーテックス検出器が宙に浮いた状態になっている →サポートチューブの影響を考慮していない トラックが２つあったとき分離する能力 改善策 サポートチューブを入れて, 運動量と衝突係数の分解能を評価する

バーテックス検出器のサポートチューブ サポートチューブ 物質: ベリリウム 内径: 6.5cm 外径: 6.9cm 厚さ: 4mm シリコントラッカー バーテックス検出器 サポートチューブ 物質: ベリリウム 内径: 6.5cm 外径: 6.9cm 厚さ: 4mm ベリリウム < 80mm ?mm 発泡スチロール > 60mm

粒子の発生条件 ミューオンを さまざまな運動量、 角度θ(0<cosθ<0.9) で飛ばす サポートチューブ 6 5 4 3 2 cosθ=0.9 1 θ 0<cosθ<0.9の理由 cosθ=0ではTPCの電極にあたってしまう cosθ=0.9で6層目まで粒子が通過する

運動量分布 p=5.105GeV,cosθ=0.1 サポートチューブなし サポートチューブあり サポートチューブの有無で有意な差はない Mean= 5.105 GeV Sigma= 3.9 MeV Mean= 5.105 GeV Sigma= 3.8 MeV 5.08 5.09 5.1 5.11 5.12 5.13 5.08 5.09 5.1 5.11 5.12 5.13 GeV/c GeV/c サポートチューブなし サポートチューブあり サポートチューブの有無で有意な差はない TとSigma,TとSigma/T2の関係をプロットしてみた

運動量分解能とT T vs sigma T vs sigma/T2 有意な差はない

衝突係数分布 p=5.105GeV,cosθ=0.1 サポートチューブなし サポートチューブあり 有意な差はない Mean= 0.0000028cm Sigma= 0.00028cm Mean= 0.0000047cm Sigma= 0.00029cm cm cm サポートチューブなし サポートチューブあり 有意な差はない TとSigma,TとSigma/T2の関係をプロットしてみた

衝突係数分解能とT T vs sigma T vs sigma/T2 有意な差はない

課題 目標 より現実的なサポートチューブをシミュレーションに実装する 物理解析に対する影響を評価する サポートチューブを入れたにもかかわらず、影響が出ないの はおかしい サポートチューブの影響をさらに綿密に調べ、理解を深める 目標 より現実的なサポートチューブをシミュレーションに実装する 物理解析に対する影響を評価する

バーテックス検出器 pixel CCD 2層ペアになる 表裏にCCDを貼付けて

多重散乱 0.25mrad程度散乱されると予測される T=5GeV cosθ=0.1 で計算すると、ミューオンは p:運動量　　　βc:速度 z:電荷数 x:厚さ X0:放射長 ｘ θ サポートチューブ T=5GeV cosθ=0.1 で計算すると、ミューオンは p=5.105GeV/c β=0.99978m/s となり、ベリリウムは x=0.402cm X0=35.28cm なので、θ0=2.4x10-4～0.25mrad 0.25mrad程度散乱されると予測される