実験概略 （K-、K+）反応でΞ-を作って、それをターゲット中に静止させ、それからのX線を測定する。 たたき台セットアップ

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1 実験概略 （K-、K+）反応でΞ-を作って、それをターゲット中に静止させ、それからのX線を測定する。 たたき台セットアップ
K1.8ビームラインを使用。K-の運動量は1.8 GeV/c。 ビームラインスペクトロメータは不要だが、とりあえず使う。 ターゲットは鉛。鉛中の550GeV/cΞのレンジは1.5cm程度なので、ターゲット厚を２ｃｍ（23g/cm2）に取る。大きさはビームの大きさで決まっていて、1.5cm×8cmをとりあえず仮定。 目標のX線のエネルギーは558 keV±α（n=10→9）。 K+ のスペクトロメータはSKS+ではなく、KURAMAを使用。 アクセプタンスが0.2srと、10倍近く大きい。 X線はHyperball-Jをフルに使用。 ビーム強度 2.3×106 K-/spillで100シフトデータを取る。

2 物理 Ξと原子核の相互作用がわかる。 実は適当な原子核がある。 Σ-では多数の測定例あり。（遥かに簡単な実験） ポテンシャルの裾を見ている。
残念ながら中心付近の感度はあまりない。 測定量は、エネルギーシフト（引力／斥力）、幅（吸収の強さ）、それから収量（上の状態の吸収の強さ）。 実は適当な原子核がある。 ちょうど、吸収を受ける状態のシフト／幅が大きいところ。 理論計算あり。 アイソトープは余り気にしなくてよい。 Σ-では多数の測定例あり。（遥かに簡単な実験）

3 ターゲットの選択について Batty-Friedmann-Gal の論文（PRC59 (1999) 295）によると、F, Cl, I, Pbの4つがbest target. 実験的にはある程度重いターゲットでは鉛がもっとも難しいはず。（後参照） というわけで、とりあえず鉛を想定。実験的には鉄あたりが易しそう。 将来的には systematic にやってみたい。 43 54 65 76 87 98 109 F(9) Cl(17) Co(27)? Y(39)? I(53) Ho(67)? Pb(82) 131 223 314? 394? 475 518? 558

4 収量見積もり Y=NK＊σΞ＊ｔ＊ΩK＊εK＊RΞ＊RX＊ηX＊εX ビームに関係する量 ターゲットに関係する量
σΞ：　微分断面積 有効陽子数がAαに比例するとして、α＝ （玉川D論などによる）。従って、有効陽子数は8個程度→断面積は300 ub/sr ぐらいを想定。 t：　ターゲットの厚さ（個数/cm２） 単純に計算すると6.6×1022だが、実効的にはその半分程度（後ろ側でできたΞは止まらない？）、つまり3.3×1022と思うことにする。

5 スペクトロメータに関係する量 Hyperball-Jに関係する量
RΞ：　ターゲット中にΞが静止する割合 不明だが、とりあえず10％と置いてみる。要simulation。 RX：　静止Ξあたり、X線の出る割合。 これも不明（物理依存）。とりあえず0.5を仮定。 ηX：　X線がターゲットを抜けてくる割合。 558 keV　X線の鉛中での平均自由行程は6mm程度なので、0.3くらいになる。要simulation。 スペクトロメータに関係する量 ΩK：　スペクトロメータのアクセプタンス　0.2 sr εK：　K+の検出効率。E964のproposalから0.735（K+の崩壊による）×0.7（その他）＝0.51を仮定。 Hyperball-Jに関係する量 εX：　X線の検出効率 13％（LOIによる）×0.5（in-beam livetime）＝6.5％

6 収量まとめ 以上合わせて、 E964との比較 Ξの生成数： 1.6×106 Ξの静止数： 1.6×105
Ξの生成数：　1.6×106 Ξの静止数：　1.6×105 X線の個数（ターゲットの外にでるもの）：　2.4×104 X線を捕らえる数：　1500個 E964との比較 ビーム数15倍、ターゲット（厚さ×σ）0.15倍、Ξ静止確率7倍 →　Ξの静止数は16倍。 X線に関してはターゲットでの自己吸収がきつい （E964：考慮していない）。検出効率は2倍強なので、合わせると実質的な検出効率はほぼ同じ。 トータルで15倍くらい統計が多くなる。→やれそう。

7 BGの見積もり E419： 12万イベントに対し、560 keV付近では20カウント/5 keVくらい。これから、
イベント数：　13倍 γ線検出効率：　4倍 その他：　2倍（反応が違うことによる） 　　　　→　2000カウント/5 keV程度 連続BGは大丈夫 線BGで問題になるのはあるか？ 558±10 keV でsignificantなγ線は？ BGを決める手段はあるか？

8 問題点 Ξの収量が少ない 意外に鉛はstopping power が小さい。 ターゲットでのX線の自己吸収が大きい。
ターゲットが重すぎる。 意外に鉛はstopping power が小さい。 長さ当たりでは、ほぼ鉄と一緒。 ターゲットでのX線の自己吸収が大きい。 558 keV X線でならなんとかなるが、その1つ上（11→10）のX線（412 keV？）になるとさらに厳しい（ηX～0.2） ターゲットが重いので、たまたま問題になる線BGがある可能性がある。 ①～③は違うセットアップで解決できるかも知れない。

9 セットアップその２ Ξ生成に関しては、E964に近いセットアップにする。 収量の変化は
３ｃｍのダイアモンド＋（Si strip 検出器） ＋数mm～１ｃｍの鉛ターゲット 収量の変化は ターゲットの厚さ×断面積　→　7倍得 Ξの止まる確率　→　３倍損 （emulsionの代わりに、geometrical な厚さが同じ鉛を置けば、E964の2倍以上（3％程度）の静止率が得られるはず） X線の自己吸収　→　得するはずだが、具体的な数字は不明 　　というわけで、3倍程度得するはず。ただし、BGは7倍 　→SiでのdE/dxによるカットが有効か？

10 結論I 実験は可能と思われる。 今後詰めるべき点は、以下の5つ 鉛単独ターゲットでもOKだが、ダイアモンド＋鉛がベター。 Ξの静止する確率
X線の自己吸収確率 線BGで問題になるものがあるか？ 静止ΞのS/Nを上げられるか？ SiでのｄE/ｄｘを使う、ターゲット周りのカウンターのmultiplicity 線BGを具体的に評価するためには、どうすればいいか？ （K-,pi+）や（K-,p）といったイベントを集める ゲルマのmultiplicityが高いイベントを集める BGになるsingleΛ核のγ線のデータは、Byproductにもなる。

11 X線の位置、幅の精度 統計は十分あるので、X線のエネルギーの統計誤差は、1.5/√1500～0.04 keV程度。 どうやって抑える？
Systematics をいかに抑えるかが勝負。 ちなみに、Ξの質量の精度（PDGによる）が0.01%なので、やっぱりこの程度の誤差要因。 どうやって抑える？ X線エネルギーの両側にしっかりしたcalibration pointが必要。 558 keVだけでなく、412 keV（11→10）の方も。 練習をやってみたい。

12 Calibrationに使えるγ線 条件： 線源で使えそうなもの In beam で使えそうなもの エネルギー300 keV-600 keV
それなりの強度がある（期待できる） エネルギーが＜0.02 keVの精度で知られている。 注：e+e-(511)は使ってはならない！ 線源で使えそうなもの 7Be(478), 108mAg(434,614), 125Sb(428,463,601), 133Ba(356, 383), 152Eu(344,411,444), 166mHo(411,452,530,571), 192Ir(468,589), 207Bi(569), 228Th(583) In beam で使えそうなもの 207Pb(569), 208Pb(583), 207Tl(351), 204Hg(437)

13 Exercise 1 狙った線源からのγ線のエネルギーをどれだけ正確に測れるか？ いろいろな条件で。
狙う線源のデータとcalibration用の線源のデータを別のRunで取ったり、 ゲルマの single rateを変えてみたり、 calibration pointを変えてみたり、 S/N比を変えてみたり ・・・

14 Exercise 2 e+e-対消滅511 keVγ線の位置と幅を測定する。 物質によってシフトや幅が異なる（物性研究に使われている）
例えば、68Ge／Gaからのe+ビームが使える。 適当なターゲットに止めて測定。 物質による違いがわかるか？文献値が再現できるか？ 簡易版：22Naソースを使う。 物性研究をやっている研究室でcalibrateしてもらってそれがどれだけ再現できるか見る。 あるいは文献からデータを取ってこれるか？

15 トリガー E373： 1.1×104個のK-に対し75の1st level トリガー
この実験では15000/spill ほとんどは（K-,p）反応によるもの E373には 1st level で p をIDするためのカウンターはない。 Rejection factor > 10 のトリガーが必要。 Cherenkov カウンターなら、n=1.1程度 （threshold: K 1.1 GeV/c, p 2.05 GeV/c） そんな物質は？　→　液体（重）水素しかない。 屈折率の高い aerogel は作れるか？重元素を混ぜる？ 他のトリガーは作れるか Ring patternをlookup tableで見る？