J-Parc E14 KOTO実験用CsIカロリメータのビームテスト
特定領域研究会2010＠大洗02/24/2010
阪大 岩井瑛人

K → π 0 ν ν̄ 崩壊とは？

71.2. CPLVIOLATION IN THE STANDARD MODELd¯ As * !

(a)W−t *V V

Vud VubtdZ0

#

Ctb

"0B
KL → π ν*ν̄ 崩壊ダイアグラム

Vcd Vcbd¯(b)Im

A = ($, %)

dνν̄

!

CP violationの大きさ
0#

KL & ' 'Re"

C=(0,0)B=(1,0)Figure1.3: The unitarity triangle. (a) Representationof the triangle formed by the CKM• ループを含むダイアグラム：New
Physicsに感度がある！
matrix element in the complex plane. (b) Rescaled triangle with vertices A,B and C at (ρ̄, η̄),(1, 0)•and(0, 0), respectively. In this context, ρ̄ = ρ(1 − λ2 /2) and η̄η=を１％程度の小さη(1 − λ2 /2). As will be
CPの破れの大きさを決めるCKM行列の複素成分0 ν ν̄ decay determines the height of thedescribedinlater,
thebranchingratiooftheK→πL
な理論的不定性で測定できる
unitarity triangle.

➡ 標準理論とそれを超える物理への良いプローブ : Golden Mode

1.2.2• 非常に稀な崩壊
Current status+of全てが中性の粒子：意欲的な実験！
CKM parameters-11Br~3
10 1.25, A, λ and η determine the size of CP violation in the Standard Model.
As shownin Equation02700本のCsIで構成されるカロリメータ

KOTOAnotherdetector
background is π 0 production from beam neutrons interactingwith residual gas in the decay region. In order to suppress this background,the decay volume is evacuated to 10−5 Pa, as was obtained in E391a byseparating the detector and the decay region with a thin film.

KLγνFigure 14: Schematic view of detector setup.

• シグナル事象：π0からの２つのγ線、それ以外に何も観測されない事象• 入射するγ線のエネルギーと位置を測定：CsIカロリメータ
4.3.1 CalorimeterKOTO実験で用いる電磁カロリメータ
・KTeV実験で使用されたpure-CsI結晶を借用
・Fermi labから移送され、現在は阪大に保管
CsI結晶の保管とテストのための
ドライルーム5cm角と2.5cm角の二種類

5×5×50cm

2.5×2.5×50cm

27X0

Light yield (ADC)

γ350

CsI

PMT300

CsI結晶

50cm

250200• 光量 : p.e./MeV
150: PMTに到達する光量がシャワーの発生位置に依らない事• Light uniformity
10001020304050

light uniformity

Uniformity

CsI position from PMT (cm)

1.2
1.15
1.1
1.05
10.95
0.9
0.85
0.8

001020304050
CsI position from PMT (cm)50

PMTからの距離[cm]PMT/BasePMT/PIN

HPMC-1.8N-04 w/ YA2422-C!2 / ndf
p0

+5%

0.015

38.48 / 10
0.014 ± 8.272e-06

0.01450.014
0.0135• PMT-5%0.013
0.0125• リニアリティ＆ゲイン測定

0.012
0.01150.011• Base10
2009-08-14 15:20:45• Cockcroft Walton型（非抵抗分割型）• 低発熱 : 150mW• 低ノイズ

102103
Energy [MeV]output[mV]

Bessel ﬁlter

outputinput
20ns

125MHz(8ns)samplingtime[ns]16ch 125MHz FADC

G-link I/O x2
data readout, ETFPGA

analog inputs(8chx2)

JTAG

FADC

Filterdigital I/O(trigger, veto ...)VME I/O(テスト用)

CsIカロリメータのビームテスト• (旧)核理研, 東北大学
• 1/18-1/22• 4/12-4/16i) 個別に開発を行ってきた測定機器の統合試験• 細かな問題の洗い出しii) カロリメータとしての性能評価➡ ５月からJ-Parcにてカロリメータの建設セットアップ• 2.5cm角 144(12x12)本のCsI結晶• 1mm角 scintillating ﬁber tracker ２層

セットアップ• 2.5cm角 144(12x12)本のCsI結晶➡ 今回は 48(8x6)本• 1mm角 scintillating ﬁber tracker ２層

セットアップ

beambeamraw data ( view from downstream )cosmic rays

LED ﬂashercalibration• 宇宙線を利用MC#eventsdataFADC cnt

energy [MeV]beam data ( view from downstream )

y[cm]

y[cm]

energy[MeV]energy[MeV]

x[cm]

x[cm]

energy[MeV]

全体
中心付近

y[cm]

#events

total energy

total energy[MeV]x[cm]total energy#events#events• 広がりは〜2.5%

total energy[MeV]

total energy[MeV]CsIから求めた入射位置[mm]位置情報

XCsI-Xscinti[mm]scinti. ﬁber ch.

After pulse?

=time[ns]

FADC cnt

FADC cnt• よく見るとメインの波形の後にもう一つのコブが見える

time[ns]

FADC cnt

After pulse?

オシロで記録したCsI+PMTの波形
bessel ﬁlterの回路シミュレータの出力

time[ns]➡ Bessel ﬁlterのパラメータが最終的なCsI結晶からの波形に最適化されていなかったSummary• J-Parc E14 KOTO実験用CsIカロリメータを構成する個々の物について研究、測定を進めてきた• 東北大学 (旧)核理研でカロリメータのビームテスト• カロリメータを構成するものの統合試験（１月）➡ 基本的な動作を確認すると共に、問題点も発見／改善• カロリメータの最終的な性能評価（４月）➡ ５月からJ-Parcにてカロリメータの建設開始➡ 秋からエンジニアリング・ラン