Photon Detection in the E949 Detector

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1 Photon Detection in the E949 Detector
Kentaro MIZOUCHI (Kyoto) 科研費特定領域研究会 [質量起源と超対称性物理の研究] March @ EPOCHAL TSUKUBA

2 Outline - Outline - (1) Newly installed system (2) How to veto photons
E949 detector Side view - Outline - (1) Newly installed system (2) How to veto photons (3) analysis. Kp2 background control Rejection, acceptance (4) PV Related Physics (or unknown weak interaction particles )

3 E949 detector and photon veto system
Side view Hermetic Veto (*)Extraなactivity を持つeventを棄却 BV/BVL : Pb + scintillator EC : CsI + CCD readout AD : Pb glass … : … 赤：　photon veto system 橙：　charged track の測定 + photon veto

4 Newly installed detector subsystem (1)
(A) BVL New Detectors BV (A) Barrel Veto Liner (BVL) (1)2.5 radiation length (2)covering 45 degree hole (B) Beam line PV UPV, DPV, AD, … BVL Radiation Length vs dip angle New Electronics Total Radiation length (C) Mean-timer Module Narrower veto window but excellent online rejection is kept somewhat. BV BVL Dip angle

5 Newly installed detector subsystems (2)
scattering Target (B) Beam line PV Beam line Region-2

6 Newly installed detector subsystem (3)
High intensity 環境下でacceptance を出来るだけ失わない為の工夫 (C) Mean-Timer Online Photon Timing distribution (0) E787 Method (Analog sum) Timing (1) E949 Method (Mean-timed signal arrival time) Rejectionを保ったまま、veto windowを狭くする事に成功。 (20ns →10ns)

7 An idea – How to veto photon(s)
ユニークな Veto algorithm Toffset [ns] Twin [ns] Ethr [MeV] 各subsystem毎にveto time windowを設定。その範囲でエネルギー和が閾値を超えるかどうかで棄却を判定。 BV BL EC RD Point. (1) 等を再構成しない。 … … … … Charged track のkinematics を利用しない。 実際のビームデータを用いて、性能を正確に評価出来る信頼性の高い体系を持つ。　(see next) (3) カロリーメータよりもveto Photon activity のclustering energy と場所 を測定。

8 How to control backgrounds (kp2)
Optimization. kp2 km2 rejection acceptance Cut parameter を微少変化させながら、プロファイルを得る。 veto cut を実際データに適用、 (1) kp2 に対する　rejection (2) Km2に対する acceptance 　　　　　　　　 （or false veto） を常に評価。 (A) より効率的なcutの探索。 (B) Cut position の正当性へ の確信。 (C) Acceptance とのトレードオフ と積極的background control.

9 Kp2 rejection E949/E787 Photon Veto Power (*) E787 (‘98) E949 ~50
Online rejection Offline rejection ~50 Total rejection およそ2倍程度の Rejection powerの増強 (*) : Kp2 rejection factor Note : Both rejection scores are at the same acceptance points (80%).

10 E949 acceptance and rejection
x 5 better Acceptance vs Rejection Curve. E787 Standard acceptance x 2 better

11 PV Related Physics Physics : ヘリシティサプレッション : Spin 0 : (純粋)左巻き
右巻き　が存在してZ0とカップルすればチャネルが生まれる。 (1) の部分はdetector に引っかからない粒子なら何でも良い。 : light photino への崩壊 [Sov. J. Nucl. Phys 47, 296 (1988)] (2) 宇宙論からの予測： 宇宙の冷却過程モデル　（輻射→ )

12 analysis 解析の手法 をタグした上で 以外のactivity が無いeventを探索。
(1) kp2のidentification に対する優れた能力 decay chain 静止K+→単色 独立した E, p, R 測定 (2) 優れたphoton veto 能力 Acceptance を削った更にtight なカット (3) Background subtraction

13 Single photon inefficiency study
photon の片方をdetection missしたイベントを利用。 Missing photon のkinematicsが決定出来る。 π+ Photon Inefficiency map （方向、エネルギー） ? γ convolution を取り損なう確率が組める。 積極的なbackground subtraction Detector hole のチェック Photonuclear interaction, giant delta resonance への probe Photon veto の性能 ( rejection)のcross check

14 Summary Solid angle 4πを覆うhermetic veto Extra なactivity を棄却。
(2) 実データを用いた信頼性の高い background control と　rejection, acceptanceの評価。 (3) 80 % acceptanceで106を誇る高いphoton 棄却能力 (4) 解析に対する高いsensitivity.

15 Appendix Energy and Range kp2 E787 :Phys. Rev. Lett. 88, (2002)