フェルミ国立加速器研究所テバトロン衝突型加速器

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1 フェルミ国立加速器研究所テバトロン衝突型加速器
　　２TeV陽子反陽子衝突実験（CDF実験） 　　フェルミ国立加速器研究所テバトロン衝突型加速器 　　を用いた実験。　Collider　Detector　at　Fermilab

2 フェルミ研究所の加速器 RUN2（2001～）より0.98TeV 主リング入射器　150GeV RUN2（2001～）より使用

3 FERMILAB TEVATRON pp COLLIDER（RunI)
DEBANCHER ACCUMULATOR ~1×1010p/hr LINAC 200←0 MeV PS ↓p 0.2→8 GeV TEVATRON 150→900GeV p 8GeV MAIN RING p 8GeV →150GeV p 8GeV →150GeV p p p p

4 PERSPECTIVE VIEW OF CDF
TOTAL WEIGHT 5,000 t READOUT 100,000 ch H W L 2,000 t m×7.6m×7.3m

5 CDF Detector Evolution
1992~1996 L ~ 2×1031cm-2sec-1 2001~

6 CDF　Run　I　　Detector

7 CDF実験グループメンバー Design Report （1981年） 参加国：３ 人数：87名 （大学・研究所： 13）
　参加国：３　　人数：87名　　（大学・研究所：　13） 　米国　　　　　　57名　　　　　　　（9） 　イタリア　　　　15名　　　　　　　（2） 　日本　　　　　　15名　　　　　　　（2）　　17％ Engineering　Run　（1988年時点） 　参加国：３　　人数：189名　　（大学・研究所：　17） 　米国　　　　　　146名　　　　　　 （13） 　イタリア　　　　 24名　　　　　　　（2） 　日本　　　　　　 19名　　　　　　　（2）　10％ Run１　（1998年時点） 　参加国：７　　人数：445名　　（大学・研究所：　41） 　米国　　　　　　276名　　　　　　 （22） 　イタリア　　　　 85名　　　　　　　（5） 　日本　　　　　　 48名　　　　　　　（5）　11％ 　スイス　　　　　　6名　　　　　　　（1） 　カナダ　　　　　 10名　　　　　　　（1） 　台湾　　　　　　 13名　　　　　　　（1） 　ドイツ　　　　　 10名　　　　　　　（1） 　　日本の内訳 　　　　参加大学・研究所　　　人数　　　　　　　　　　　　 　　　　　筑波大学　　　　　27名（教官10名、大学院生17名） 　　　　　KEK　　　　　　　　4名 　　　　　大阪市立大学　　　 7名 　　　　　広島大学　　　　　 7名 　　　　　早稲田大学　　　　 3名　　　　　　　　　　　　　　 その後、参加した大学・研究所 ITEP（ロシア）、Glasgow(英)、Oxford(英)、 　 College of London(英)、KHEL(韓国）、岡山大学（日本）

8 Central Tracking Chamber
1.3m Radius × 3.2m Long 84 Layers of sense wires ↓ 9 super layers ( 5 AXIAL + 4 STEREO) ±3° Total Number of Sense Wires ~ 6,156 END VIEW Drift Trajectories in a 15 kG Magnetic Field Wire Geometry for Axial Cell

9 Silicon Vertex Detector(SVX)
Microstrip detector 4 layers

10 Silicon Vertex Detector
・ μm pitch in φ ・85 mm long ×6 in Z ・4 layers ( r = 3 cm cm) Calorimeter activity ( EM + Had) : global tracks

11 simulation testbeam

12 Tracks with PT > 5 GeV/c
Spread of beam position

13 Central EM and Hadron Calorimeter
48 “Wedge” Modules (15 tons/Module) CHA Fe/Sci 32 layers 1.7m CEM 3mm Lead / 5mm Scintillator Sandwich 31 layers CES(Strip Chamber)

14 End Plug EM Calorimeter
Isometric View of a Quadrant 3 mm t Pb/Propotional Chamber with Cathode Pad Readout 8,720 channels 7mm × 7mm 50μm Anode Wire

15 The Coverage of the Calorimeter Towers inη-φ Space
0.1×15° 0.1×5°

16 CDF検出器の設計・建設 エンドプラグ電磁カロリメーター （1.1< |η| < 2.4 をカバー）
エンドプラグ電磁カロリメーター （1.1< |η| < 2.4 をカバー） 　擬ラピディティー η= -ln( tan(θ/2 ) ) θ=36° ⇔ η=1.1(-1.1) θ=10° ⇔ η=2.4(-2.4) 　協同：KEK、筑波大物理 導電性プラスチックチューブ・比例係数チェンバーの開発・設計・建設、 　読み出しエレクトロニクス、宇宙線テスト、ビームテスト、 　粒子同定アルゴリズム 中央電磁カロリメーター　　 （1.1< |η| < 2.4 をカバー） 　協同：ANL、Fermilab、 Rutgers、Pennsylvania、佐賀大、KEK、筑波大物理 　シンチレーター、波長変換プレート、宇宙線テスト、 　ビームテスト、粒子同定アルゴリズム 衝突点（バーテックス）飛跡検出器 　協同：Chicago、Fermilab、Purdue 、筑波大物理 　読み出しエレクトロニクス、ビームテスト、飛跡再構成アルゴリズム 超伝導ソレノイドコイル 　協同：筑波大物工、Fermilab、日立（株） 、筑波大物理 　アルミ安定化 NbTi / Cu 超伝導線、3m 直径× 5m 長、1.5T

17 パートン素過程の例 陽子反陽子衝突で調べることができる物理は豊富

18 強い相互作用の物理 CDFにおける主なQCDの物理 １．ジェット生成（包含ジェット、２ジェット、多重ジェット）
２．光子生成（単一光子、２光子、光子＋チャーム） ３．Ｗ / Z+Jets生成 ４．結合定数αｓの測定 ５．回折散乱 日本グループの貢献 （１）高野幹男：博士論文（筑波大学 1994） 　“Measurement of the Cross Section for Production of Two Isolated Prompt Photons in 　1.8 TeV Proton-Antiproton Collisions” （２）大石竜太郎：博士論文（筑波大学 1995） 　“Measurement of the Cross Section for Charmed Meson Production Associated with 　a Prompt Photon in 1.8-TeV Proton-Antiproton Collisions” （３）猪野隆：博士論文（筑波大学 1996） 　“Measurement of Prompt Photon Production in 1.8 TeV Proton-Antiproton Collisions” （４）浅川高史：博士論文（筑波大学 1996） 　“Properties of High-Mass Multijet Events in 1.8-TeVProton-Antiproton Collisions” （５）秋元秀美：博士論文（早稲田大学 1997） 　“A study of Production and Fragmentation of Jet at 1.8 TeV Proton-Antiproton Collider” （６）高野剛：博士論文（筑波大学 1997） 　“Measurement of the Cross Secton for Diphoton in 1.8 TeV Proton-Antiproton Collisions” （７）岡部正和：博士論文（筑波大学 1998） 　“Measurement of the Strong Coupling Constant from Two Jet Production Cross Section 　 in 1.8 TeV Proton-Antiproton Collisions” （８）池田拓史：博士論文（筑波大学 1999） 　“Observation of Diffractive Bottom Quark Production in 1.8 TeV Proton-Antiproton Collisions” （９）寺師弘二：博士論文（筑波大学 2000） 　“Observation of Dijet Production by Double Pomeron Exchange in 1.8 TeV Proton- Antiproton Collisions” （10）中田方斉：博士論文（筑波大学 2001） 　“Measurement of the Diffractive Structure Function of the Antiproton in 1.8 TeV Proton-

19 ジェット事象の例 η

20 ジェット生成断面積 (88.8 pb-1) (20.0 pb-1)

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23 2ジェット生成 ●高質量領域に現れる新しい物理（例えば 　　Quark Compositeness）の探索。 ●2ジェット生成各分布で調べる。

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26 ２光子生成断面積 p p → γγ + X ・２光子系不変質量分布 ・２光子系 PT 分布

27 ２ジェット生成による結合定数αsの測定 ・包含２ジェット生成 p p → jet jet + X
１つのジェットは、ET > 20 GeV、0.1 < |η| < 0.7 第２のジェットは、ET > 10 GeV、0.1 < |η| < 3.0 ・包含２ジェット生成断面積

28 ・結合定数のランニングとαs(MZ) ・他実験で測定されたαs ・他実験との比較