PHENIX実験におけるp+p衝突実験のための

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1 PHENIX実験におけるp+p衝突実験のための
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 PHENIX実験におけるp+p衝突実験のための Time Zero Counterの開発 筑波大物理　、BNLA 　　鶴岡裕士（講演者）、小野雅也、相澤美智子、江角晋一、加藤純雄、佐藤進、 　　 清道明男、 奈良美和子、箱崎大祐、三明康郎、中條達也A １．PHENIX実験とは ２．なぜ新たな検出器が必要か？ ３．Time Zero Counter の設計 ４．テスト実験（KEK） ５．まとめ １

2 １．PHENIX実験とは √ 今夏、 p + p 衝突実験 がスタート 新たなトリガーカウンターが必要
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 １．PHENIX実験とは 米国ブルックヘブン国立研究所（BNL）、 高エネルギー重イオン加速器（RHIC）にて、 Au + Au 原子核衝突実験が行われている。 　　　　s = GeV/A （2000年6月） PHENIX √ クォーク・グルーオン・プラズマ（QGP） の生成･探求が目的 今夏、 p + p 衝突実験 がスタート　 　同一検出器の使用によって、 　p+pとA+Aの比較における系統誤差を逃れる 　jet quenching などの検証 新たなトリガーカウンターが必要 ２

3 ２．なぜ新たな検出器が必要か？ Vertex トリガーカウンター Beam Beam Counter
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ２．なぜ新たな検出器が必要か？ トリガーカウンター　Beam Beam Counter ストップカウンター　Time Of Flight 　　広島大　　ΔT～40ps 　筑波大　ΔT～80ps Beam　Line Vertex ３

4 ２．p + p 衝突では、、、 No Hit ～41% No Hit ～84% ＢＢＣ ＴＯＦ p ヒット数 y x z ＴＯＦ ＢＢＣ
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ２．p + p 衝突では、、、 ＢＢＣ ＴＯＦ No Hit　 　～41% No Hit　 　～84% x z y p ＢＢＣ ＴＯＦ ヒット数 BBC は p + p 用トリガーとして不適。 BBCのアクセプタンスが良くても、TOFに入る粒子は少ない。 TOFのアクセプタンスに合致し、かつスタートタイミングを与える検出器が必要。 ４

5 ３．Time Zero Counter の設計 s(dP/P) momentum (GeV/c) with T0 without T0
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ３．Time Zero Counter の設計 粒子識別のため時間分解能が良いこと　　 高磁場下で、運用可能であること　 　　（～3000Gauss , 30°） TOFと同等の立体角があること　　　　　　 s(dP/P) with T0 without T0 B no mult. scatt. momentum (GeV/c) z R GEANTによるシミュレーション　　　　　　　　　厚さ1.5cmのシンチレータを使った場合 ５

6 ４－１．テスト実験（KEK） PMTの磁場に対する影響 Fine Mesh 型 PMT R5924 浜松ホトニクス 半導体レーザー θ B
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ４－１．テスト実験（KEK） PMTの磁場に対する影響 Laser B θ 　Fine Mesh 型 PMT　 　R5924 　浜松ホトニクス 　T.T.S ～ 440ps 　gain 105～107 　# of stage = 19 　Rise Time = 2.5ns 　半導体レーザー 　波長　～　415nm パルス幅 ps 同期トリガ-光出力間　< ±10ps HV -2000V ‥‥ ～40Npe 　 V ‥‥ ～160Npe ６

7 ４－２．レーザーを用いたPMTの磁場実験 0° 30° 15° 15° 30° 0° 磁場 [ Gauss ] θ B
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ４－２．レーザーを用いたPMTの磁場実験 Laser B θ 0° 30° 15° 15° Open V Close V 30° 0° 磁場 [ Gauss ] ７

8 ４－３．テストビーム実験 セットアップ 2GeV/c pi- beam π- start1 start2 veto define1 T0
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ４－３．テストビーム実験 セットアップ 2GeV/c pi- beam start1 start2 veto define1 define2 T0 B-field π- KEK , T1ビームライン , No. T-479 ８

9 ４－４．Raw Data s(T0) ~ 59ps ST1-ST2 Slewing correction 50ps TDC ST1-T0
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ４－４．Raw　Data s(T0) ~ 59ps ST1-ST2 T0: 59ps ST1: 39ps ST2: 31ps Slewing correction 50ps TDC ST1-T0 ST2-T0 71ps 67ps (T0R-T0L)/2 ADC ９

10 ４－５．PMTの磁場の影響 磁場の影響は少ない。 時間分解能 ～60psec 時間分解能 [ psec ] ⊿T [25pse]
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ４－５．PMTの磁場の影響 πｰ ⊿TL ⊿TR x [cm] πｰ B ⊿T 50 cm 　　2×2 OUT 　　2×2 IN 　　2×8 　　⊿T0R 　　⊿T0L 　　σｔ0 時間分解能 [ psec ] ⊿T [25pse] B [Gauss] x [cm] 磁場の影響は少ない。 時間分解能 ～60psec １０

11 PHENIX実験 p + p 衝突用トリガーカウンター （ Time Zero Counter ）を製作することになった。
鶴岡裕士／筑波大学／日本物理学会／2001年3月29日 ５．まとめ 　PHENIX実験 p + p 衝突用トリガーカウンター 　（ Time Zero Counter ）を製作することになった。 　Fine Mesh 型 PMT とシンチレーター（BC404）を 　組み合わせることにより、トリガー及びスタートタイミング 　を高磁場中で得ることができた。 　レーザー及びπ中間子テストビームにより評価した結果、 　３～５kGaussにおいて、～60psecの時間分解能を達成。 １１