132■ 研究紹介ILC の検出器ி҅‫ܖྸܖٻ‬ᄂᆮᅹཋྸ‫ݦܖ‬ૌჽ߷ ଢദakimasa@epx.phys.tohoku.ac.jp̮߸‫ܖྸܖٻ‬ᢿ‫ ݢݱ‬ΰᒔcottera@azusa.shinshu-u.ac.jpʋ߸‫ܖྸܖٻ‬ᄂᆮᨈཋྸ‫ܖ‬ᢿᧉ஛ Ҿ ‫࠴ ٻ‬ᲦӴ ‫ ޢ‬࿎ ೔
suehara@phys.kyushu-u.ac.jp, yoshioka@phys.kyushu-u.ac.jp
Université Libre de Bruxelles - IIHEɨ᢯߬ ʰryo.yonamine@ulb.ac.be2014 ࠰ (࠯঺ 26 ࠰) 5 உ 22 ଐ

1はじめに‫׎‬ᨥȪȋǢǳȩǤȀȸᚘဒ (International Linear Col-lider: ILC) Ʒ౨Ј֥ᛇኬᚨᚘ୿ (Detailed Baseline Document: DBD)[1] ƕьᡮ֥Ʒ২ᘐᚨᚘ୿ƱƱǋƴ 2012࠰஛ƴ‫঺ܦ‬ƠᲦ2013 ࠰ 6 உƴπ᧏ƞǕƨŵILC ƷཋྸƴƭƍƯƸЭӭƷ᭗ǨȍȫǮȸȋȥȸǹƴᄂᆮኰʼᚡʙ
[2] ƕਫ਼᠍ƞǕƯƍǔƷưᲦஜᆜưƸ ILC Ʒ౨Ј֥ƴƭƍƯᚐᛟƢǔŵ2004 ࠰ƴȪȋǢǳȩǤȀȸьᡮ֥Ʒؕஜ২ᘐƕឬˡ‫ݰ‬ьᡮᆰ඼ƴൿ‫ܭ‬ƞǕƯƔǒᲦILC ᚘဒƸ࣯ᡮƴᡶ‫ޒ‬ƠƯƖƨŵ࢘଺Ღ౨Ј֥ǳȳǻȗȈƸ 4 ƭƋǓᲦ2006 ࠰ƴƸ౨Ј֥ᭌ‫୿܇‬Ღ2007 ࠰ƴƸ౨Ј֥ǳȳǻȗȈ‫إ‬ԓ୿ƕӲ౨Ј֥ǳȳǻȗȈ౨᚛ȁȸȠƴǑǓ˺঺ƞǕƨŵྵ‫נ‬Ƹ ILD[3]ᲦSiD ƱƍƏ 2 ƭƷ౨Ј֥ǳȳǻȗȈƕ੩కƞǕƯƓǓᲦpush-pull ૾ࡸưɟƭƷᘔᆳໜǛσஊƢǔʖ‫ܭ‬ưƋǔŵƳƓᲦILD Ƹ 2007 ࠰࢘଺ǢǸǢɼ‫ݰ‬Ʒ GLD Ʊ഑߸ɼ‫ݰ‬Ʒ LDC ƕወӳƠƨǋƷư
ƋǔŵSiD ƸɟᝦƠƯ҅቟ɼ‫ݰ‬ƷǋƱư౨᚛ǛᘍƬƯƍǔŵILC ƴƓƚǔ౨Ј֥ƸᲦьᡮ֥ƷࣱᏡǛஇ‫ٻ‬ᨂƴႆੱƢǔƨǊƴࢼஹƷᩓ‫܇‬ȷᨗᩓ‫܇‬ǳȩǤȀȸưဇƍǒǕƯƍƨ౨Јࣱ֥ᏡǛ‫ٻ‬ƖƘϴƙ࣏ᙲƕƋǔ:• W Ʊ Z Ʒɧ‫٭‬ឋ᣽ǛЎᩉưƖǔƩƚƷ᭗ƍǸǧȃ!
ȈǨȍȫǮȸЎᚐᏡᲴσ/Ejet ≤ 30%/ Ejet (GeV)• ǸǧȃȈƷȕȬȸȐȸǛ᭗ƍјྙưӷ‫ܭ‬ƢǔƨǊƷ
ΟǕƨ impact parameter ЎᚐᏡᲴσ ≤ 5 ⊕ 10/pβ sin3/2 θ (µm)• ཎƴȒȃǰǹӒៃឋ᣽ย‫ܭ‬ƷƨǊƴ࣏ᙲƳᒵᩓቩ‫܇‬ƴ‫ݣ‬Ƣǔ᭗ƍᢃѣ᣽ЎᚐᏡᲴσ/p2t ≤ 5 × 10−5
(GeV/c)−1

ILDᲦSiD ƱǋƴɥᚡࣱᏡǛ฼ƨƢƨǊƴέᡶႎƳȆǯȎȭǸȸƷ᭗ችኬǻȳǵȸǛ઀᠍Ơƨ౨Ј֥ƱƳƬƯƍǔŵଐஜǰȫȸȗƸƓǋƴ ILD ౨Ј֥ǳȳǻȗȈ
ƴ᧙Ƣǔ᧏ႆᄂᆮǛᘍƬƯƍǔƷưᲦˌɦưƸ ILD ౨Ј֥ƴƭƍƯƷᛇኬǛᡓǂǔŵILD ౨Ј֥Ƹόለ࢟Ʒ൮ဇ౨Ј֥ƴƳƬƯƍǔŵ‫ ׋‬1 ƴ ILD ౨Ј֥Ʒ‫঺ܦ‬ǤȡȸǸ‫׋‬ǛᅆƢŵILD ౨Ј֥Ʒɼᙲ 3 ౨Ј֥ƸᲦߐْໜ౨Ј֥ (VTX) ƱƠƯ᭗ችኬƔƭ˯ཋឋ᣽ƷȔǯǻȫ౨Ј֥Ღ᫠ួ౨Ј֥ƱƠƯ᭗ЎᚐᏡƔƭ˯ཋឋ᣽Ʒ Time

Projection Chamber (TPC)Ღ᭗ችኬǻȳǵȸǛͳƑƨǵȳȗȪȳǰǫȭȪȡȸǿ [ᩓᄬǫȭȪȡȸǿ (ECAL)ƱȏȉȭȳǫȭȪȡȸǿ (HCAL)] ƕ౨᚛ƞǕƯƍǔŵ
‫ ׋‬2 ƔǒƜǕǒɼᙲ౨Ј֥Ʒ‫ٻ‬ǇƔƳ‫ٻ‬ƖƞƱᣐፗǛ৭੮ƠƯƍƨƩƖƨƍŵHCAL Ƹ ECAL Ʒ‫ͨٳ‬Ɣǒ1 m Ʒҽǈư‫נ܍‬ƠᲦƦƷ‫ͨٳ‬ƴ 3.5 T ǽȬȎǤȉᄬჽᲦȟȥȸǪȳ౨Ј֥ψȪǿȸȳȨȸǯƕƭƮƘŵ᭗ƍǸǧȃȈǨȍȫǮȸЎᚐᏡǛᢋ঺ƢǔƨǊᲦʙᝋϐನ঺ƴƸ Particle Flow Algorithm (PFA)[4] ƱԠƹǕǔ৖ඥǛဇƍǔŵƜǕƸᲦǸǧȃȈɶƷӲቩ‫܇‬ƷǨȍȫǮȸǛᲦᒵᩓቩ‫܇‬Ƹ᫠ួ౨Ј֥ưᲦɶࣱቩ‫܇‬ƸǫȭȪȡȸǿưž᣻ᙐƳƘſย‫ܭ‬ƢǔƱƍƏ૾ඥưƋǓᲦƜǕƴǑǓ

2
33

2

崩壊点検出器2.1

崩壊点検出器の概要

ILC ߐْໜ౨Ј֥ƷɼƳႸႎƸ b ǯǩȸǯᲦc ǯǩȸǯǛᜤКƠᲦ᠉ƍ u,d,s ǯǩȸǯƱǰȫȸǪȳƔǒЎᩉƢǔƜƱưƋǔŵb ȏȉȭȳᲦc ȏȉȭȳƸƦǕƧǕ 1.5 psᲦ

0.4 ps ᆉࡇƷ‫ݤ‬ԡǛਤƭƨǊᲦဃ঺ໜ (ɟഏӒࣖໜ) Ɣǒૠႊ µm Ɣǒૠ mm ᫠ǜƩࢸƴߐْƢǔŵǇƨᲦߐْƸ b → c → s ƷǑƏƴឪƜǔƨǊᲦb ǯǩȸǯǸǧȃȈ
ƸɟഏӒࣖໜᲦʚഏߐْໜ (b → c)Ღɤഏߐْໜ (c → s)
Ʒ 3 ƭƷߐْໜǛਤƪᲦc ǯǩȸǯǸǧȃȈƸʚƭƷߐْໜᲦu,d,s ǯǩȸǯǸǧȃȈƱǰȫȸǪȳǸǧȃȈƸɟ‫ ׋‬1: ILD ౨Ј֥Ʒ‫঺ܦ‬ǤȡȸǸ‫׋‬ŵƭƷߐْໜƠƔਤƨƳƍŵƭǇǓᲦǸǧȃȈɶƷᒵᩓቩ‫܇‬Ʒ᫠ួǛች݅ƴย‫ܭ‬ȷ‫ٳ‬਴ƠᲦɟഏȷʚഏȷɤഏߐْ
ໜǛ౨ЈưƖǕƹǯǩȸǯᜤКƕӧᏡƱƳǔŵཎᇿƢǂ

HCALƖƸӒࣖໜऴ‫إ‬Ǜဇƍƨ᭗ԼឋƳ c ǯǩȸǯᜤКƸǯ

ECALȪȸȳƳ࿢‫ؾ‬ƷȬȗȈȳǳȩǤȀȸưƷǈӧᏡưƋǓᲦc ǯǩȸǯƷื߷ኽӳƷย‫ܭ‬ǛӧᏡƴƢǔŵǯǩȸǯᜤ

TPCКǛƢǔƨǊƴ ILC ߐْໜ౨Ј֥ƴᙲ൭ƞǕǔɼƳࣱ

1 ˮፗЎᚐᏡƕ 3 µm ˌɦᲦ⃝2 ‫ٶ‬᣻ǯȸȭȳ૝ʏǛ
ᏡƸ⃝

VTX

3
৮ƑǔƨǊƴ 1 ‫ޖ‬ƋƨǓƷཋឋ᣽ƕ 0.15 X0 ˌɦᲦ⃝4 ҩஊྙƕૠ%ˌɦưƋǔŵ˂இϋ‫ޖ‬ƷҞࢲƕ 1.6 cmᲦ⃝Ʒ᬴ܱƱൔ᠋ƠӈƠƍᙲ൭ưƋǔƕᲦILC ߐْໜ౨Ј֥Ʒ્‫ݧ‬ዴ࿢‫ؾ‬Ƹ 1 kGy/yearᲦ1011 neq /cm2 /year ƱȏȉȭȳǳȩǤȀȸƱൔ᠋ƠǯȪȸȳưƋǔƨǊᲦ્‫ݧ‬ዴ᎑ࣱǍҩஊྙǛƦǕǄƲൢƴƤƣƴ౨Ј֥ƷЎᚐᏡǛɥƛǔƜƱǛ᧏ႆ᪮ႸƴưƖǔŵߐْໜ౨Ј֥ƷನᡯǛ‫ ׋‬31m

ƴᅆƢŵɟᙸ 3 ‫ޖ‬ƷǑƏƴᙸƑǔƕᲦ2 ‫ޖ‬ǛɟኵƱƠƨȀȖȬȃȈƕ 3 ‫ޖ‬ƋǔƨǊᲦᚘ 6 ‫ޖ‬ƔǒƳǔŵஇϋ‫ޖ‬Ʒ‫ ׋‬2: (color online) ȢȳȆǫȫȭǷȟȥȬȸǷȧȳƴǑǔǤ
șȳȈȇǣǹȗȬǤŵ

ҞࢲƸ 1.6 cm ưƋǓ | cos θ| < 0.96 ǛǫȐȸƠᲦஇ‫ٳ‬‫ޖ‬ƷҞࢲƸ 6.0 cm ưƋǓ | cos θ| < 0.90 ǛǫȐȸƢǔŵǸǧȃȈǨȍȫǮȸƷ‫ࠢٻ‬ƳӼɥƕ஖ࢳƞǕǔŵ‫ ׋‬2 ƴƸȢȳȆǫȫȭǷȟȥȬȸǷȧȳƴǑǔǤșȳȈƕᘙᅆƞǕƯƍǔŵᒵᩓቩ‫܇‬Ƹ PFA ƴǑǓǫȭȪȡȸǿɶƷǷȣȯȸƱ᫠ួ౨Ј֥ƷȈȩȃǯƕ‫ࣖݣ‬ƮƚǒǕ (‫׋‬ɶƷӲᑥƴ‫)ࣖݣ‬ᲦƜƷ‫ئ‬ӳƸȈȩȃǯƷ୺ྙƔǒǨȍȫ
Ǯȸƕย‫ܭ‬ƞǕǔŵȈȩȃǯƕ‫ࣖݣ‬ƠƳƍǷȣȯȸƷǨȍȫǮȸƸǫȭȪȡȸǿưย‫ܭ‬ƞǕǔŵPFA ƴƓƍƯ᣻ᙲƳƜƱƸǸǧȃȈɶƷӲቩ‫܇‬Ʒӷ‫ܭ‬ȷЎᩉưƋǓᲦƜƷƨǊƴ 3 ഏΨႎƴ᭗ችኬƳ౨Ј֥ƕ࣏᪰ƱƳǔŵˌɦƷӲራưƸߐْໜ౨Ј֥Ღ᫠ួ౨Ј֥ᲦǫȭȪȡȸǿƷɼᙲ 3 ౨Ј֥ƷᛇኬƴƭƍƯᲦଐஜǰȫȸȗƷ෇ѣǛʩƑƯᡓǂǔŵƳƓᲦƜǕǒƷኵǈӳǘƤƴǑǔ ILD౨Ј֥ƷࣱᏡƕέƴᡓǂƨவˑǛᢋ঺ƠƯƍǔƜƱƸǷ
ȟȥȬȸǷȧȳưᄩᛐƞǕƯƍǔŵ

‫ ׋‬3: ߐْໜ౨Ј֥Ʒನᡯŵ

3
34

2.2

崩壊点検出器のセンサーテクノロジーɥᚡƷᙲ൭Ǜ฼ƨƢǂƘȔǯǻȫߐْໜ౨Ј֥Ʒ᧏ႆƕɭမɶưᘍǘǕƯƍǔŵˊᘙႎƳǋƷƸȕȩȳǹ
Ʒ MIMOSA/AROM (CMOS ǻȳǵȸ)ᲦȉǤȄƕɼƷ

DEPleted Field Eﬀect Transistor (DEPFET)ᲦǢȡȪǫƷ Chronopixel (CMOS ǻȳǵȸ)ᲦƦƠƯଐஜƷ Fine
Pixel CCD (FPCCD) ưƋǔŵƢǂƯƷȆǯȎȭǸȸư
1layer ƷҽƞƸ 50 µm ᆉࡇƱ˯ཋឋ᣽ưƋǔŵILC Ƹ
1312(ǇƨƸ 2625) Ʒᩓ‫܇‬ȷᨗᩓ‫܇‬Ȑȳȁƕ 1 ms ƷȈȬǤȳǛ࢟঺ƠᲦȈȬǤȳƕ 5 Hz ưᘔᆳƢǔȓȸȠನᡯưƠƯƍƘƜƱƴǑǓᛠǈЈƢŵƦƷƨǊ᭗ᡮƳ ADC ƕ࣏ᙲƱƳǔŵᩓᒵƷ᠃ᡛƸȔǯǻȫϋƷȝȆȳǷȣȫʟৎǛᩓ‫ן‬ưСࣂƠᘍƏŵ્‫ݧ‬ዴƴǑǓ 0.17eV Ʊ 0.42eVƴȈȩȃȗȬșȫƕႆဃƠᩓᒵ᠃ᡛјྙƕफ҄ƢǔƜƱƕǘƔƬƯƍǔƨǊᲦ−40 éǇưϬǍƠᩓᒵ᠃ᡛјྙƷफ҄Ǜ᧸ƙŵ˯ཋឋ᣽ƷǯȩǤǪǹǿȃȈƸ᣻ᙲƳ᧏ႆ᪮ႸưƋǔŵǇƨᲦǻȳǵȸƷҽǈƸ 50 µm Ʊᕓƍƨ

ǊᲦ˯ཋឋ᣽ư‫ܭܤ‬ƳૅਤನᡯƷ᧏ႆǋᘍǘƳƘƯƸƳ
ǒƳƍŵƋǔŵȈȬǤȳ᧓Ʒ 199 ms ƸȓȸȠᘔᆳƕឪƜǒƳƍŵ
ƜƷǑƏƳȓȸȠನᡯưҩஊྙǛҗЎ‫ݱ‬ƞƍ͌ƴ৮Ƒǔ
ƨǊƴ 2 ƭƷᛠǈЈƠ૾ඥƕᎋƑƩƞǕƨŵ1 ƭႸƸൔ᠋ႎ‫ٻ‬ƖƳȔǯǻȫǛဇƍǔƕᲦȓȸȠᘔᆳƷ 1 ms Ʒ᧓ƴ 10 ‫ׅ‬Ɣǒ 100 ‫ׅ‬ᆉࡇȇȸǿǛᛠǈЈƠƯҩஊྙǛɦƛǔ૾ඥưᲦMIMOSA/AROM Ǎ DEPFET ƕ੔ဇƠ
Ưƍǔŵ2 ƭႸƸ᩼ࠝƴ‫ݱ‬ƞƳȔǯǻȫǛဇƍᲦȓȸȠᘔᆳɶƸȒȃȈǛ఍ኛƠȓȸȠƕᘔᆳƠƳƍ 199 ms ƴ‫ ׋‬4: FPCCD ‫׹ݱ‬ȗȭȈǿǤȗȁȃȗŵ

ȇȸǿǛ᠃ᡛƢǔ૾ඥưᲦChronopixel Ǎ FPCCD ƕ੔ဇƠƯƍǔŵЭᎍƸȈȬǤȳ᧓ƴᛠǈЈƠ‫ׅ‬ែƷᩓเǛǪȕƴƢǔ Power pulsing ǛဇƍෞᝲᩓщǛɦƛǔƜƱƕӧᏡưƋǓᲦࢸᎍƸ᭗ǨȍȫǮȸᩓ‫܇‬ȷᨗᩓ‫܇‬ȓȸȠឪ‫׆‬Ʒ EMI ȎǤǺƕᛠǈЈƠɶƴʈǒƳƍƱƍƏᧈ৑ƕƋǔŵMIMOSA/AROM Ƹ Brookheaven Ʒ STAR ܱ

2.4

FPCCD 読み出し ASIC

1 ȇȸǿᛠǈЈᛠǈЈƠ ASIC ƴᙲ൭ƞǕǔࣱᏡƸ⃝

2 ȎǤǺȬșȫ 30 ᩓ‫ˌ܇‬Ơᡮࡇƕ 10 Mpixel/s ˌɥᲦ⃝3 ෞᝲᩓщ 6 mW/ch ưƋǔŵෞᝲᩓщǛ৮ƑǔƨɦᲦ⃝᬴ƓǑƼ CERN Ʒ ALICE ᬴ܱᲦDEPFET Ƹ KEK ƷǊƴᩓᒵϐᣐЎ‫׹‬Ʒᡣഏൔ᠋ ADC ǛဇƍᲦǇƨᛠǈЈ

Belle II ᬴ܱƴ੔ဇƞǕᲦǇƨ CCD Ƹ CERN Ʒ NA32
᬴ܱǍ SLAC Ʒ SLD ᬴ܱ [5] ư෇៫ƠƨŵƠᡮࡇǛᢋ঺ƢǔƨǊƴ 5 Mpixel/s Ʒ ADC Ǜ 2 ƭɳЗƴဇƍƨŵȎǤǺǛ৮ƑǔƨǊƴȭȸȑǹȕǣȫǿȸƱႻ᧙ʚ᣻ǵȳȗȪȳǰ‫ׅ‬ែǛܱᘺƠƨŵྵ‫נ‬Ǉưƴ 3

2.3

Fine Pixel CCD (FPCCD)FPCCD ƸȔǯǻȫǵǤǺǛ 5 µm ᚌ (3᳸6layer Ƹ
10 µm ᚌ) Ʊ᩼ࠝƴኬƔƘƢǔƜƱưᲦȁȣȳȍȫૠǛ‫ف‬ǍƠҩஊྙǛ˯Ƙ৮ƑᲦƞǒƴ᭗ᢃѣ᣽᪸؏ưƷǤȳȑǯȈȑȩȡȸǿЎᚐᏡ 1 µm ˌɦǛᢋ঺ƢǔŵǷȟȥ
√ȬȸǷȧȳƴǑǔƱ s = 500 GeV ưƷஇϋ‫ޖ‬Ʒҩஊྙ
Ƹ 1.2%ƱҗЎ‫ݱ‬ƞƍŵዮȁȣȳȍȫૠƸኖ 109 Ʊᐔ‫ٻ‬ưƋǔŵஊज़‫ޖ‬ƷҽƞƸ 15 µm ưμᆰʅ҄ƞǕƯƓǓ

‫ׅ‬Ʒȁȃȗᚾ˺ǛᘍƳƬƯƓǓᲦɤഏᚾ˺Ƹ TSMC ᅈƷ 0.25 µm ȗȭǻǹǛဇƍƯƢǂƯƷբ᫆ໜǛǯȪǢ
Ơƨŵ

2.5

研究体制

ᩓᒵƷਘ૝Ǜ᧸ƙŵЭᡓƷ SLD ᬴ܱƴဇƍǒǕƨ CCD

FPCCD Ƹ KEKᲦJAXAᲦ̮߸‫ܖٻ‬Ღி҅‫ܖٻ‬ƕ᧏ႆǛᘍƳƬƯƍǔŵଐஜƷᄂᆮೞ᧙ƠƔӋьƠƯƍƳƍ
ƕᲦȡȳȐȸƴƸǤȳȉᲦǹȚǤȳᲦȉǤȄ (ᢅӊƴƸșȍǺǨȩ) ƔǒƷӋьᎍƕƓǓᲦILC ƕ‫׎‬ᨥႎưƋǔƜƸ 20 µm ᚌưƋǔƷưᲦȔǯǻȫǵǤǺƸ 16 ̿ǋ᭗ƱǛܱज़ƢǔŵʻࢸƸȓȸȠȆǹȈƴǑǔᩓᒵƷਘ૝ȷችኬưƋǔŵྵ‫נ‬Ǉưƴ 6 µm ᚌƷ FPCCD ƕ᧏ႆƞˮፗЎᚐᏡȷ౨ЈјྙƷย‫ܭ‬Ღ6 µm ᚌ CCD Ʒѣ˺౨ǕƯƓǓᲦ8 µm ᚌǇưѣ˺ᄩᛐǛƠƯƍǔŵ‫ ׋‬4 Ƹ‫ݱ‬

ᚰᲦ5 µm ᚌ CCD Ʒ᧏ႆǛᘍƳƍᲦILC ࡫ᚨ᧏‫ڼ‬ƴӼ‫׹‬ȗȭȈǿǤȗȁȃȗư 4 ƭƷ᪸؏ƴǘƔǕƯƓǓᲦɥƚƯǻȳǵȸ২ᘐƷ‫঺ܦ‬ǛႸਦƢŵ

Ɣǒ 12, 9.6, 8, 6 µm ᚌƷȔǯǻȫƕ઀᠍ƞǕƯƍǔŵ

CCD ưƋǔƷư pixel ƝƱƴᛠǈЈƠ‫ׅ‬ែƸ઀᠍ƞǕƯƓǒƣᲦCCD Ʒ್ƴƷǈᛠǈЈƠ‫ׅ‬ែƕ઀᠍ƞǕƯƓǓᲦɟƭƷᛠǈЈƠȁȣȳȍȫư 20000(್) g 128(ጏ)ȔǯǻȫǛᛠǈЈƢŵȈȬǤȳɶƴ્‫ݧ‬ዴƴǑǔᩓᒵǛ̬ਤƠᲦȈȬǤȳ᧓ƴᩓᒵǛȐǱȄȪȬȸƷǑƏƴ᠃ᡛ

4
35

3

中央飛跡検出器

3.1

TPC の概要

(a)

(b)

(c)

(d)

ILD-TPC ưƸǢȫǴȳǛɼ˳ƱƢǔฆӳǬǹǛဇƍǔŵᒵᩓቩ‫܇‬ƕᡫᢅƢǔƱᲦƦƷ᫠ួƴඝƬƯǬǹƕǤ
Ǫȳ҄ƞǕᲦƦƷᨥƴဃơǔᩓ‫ˌ( ܇‬ɦᲦ̮ӭᩓ‫ )܇‬ǛȓȸȠ᠆ƴඝƬƨ z ૾ӼƴȉȪȕȈƞƤᲦǨȳȉǭȣȃȗɥ (x,y ᩿) Ʒ౨Ј֥ưᛠǈЈƠᲦƜƷ x, y ᩿ƴ৲ࢨƞǕƨ᫠ួǛย‫ܭ‬ƢǔŵƜƷऴ‫إ‬ƱᲦȉȪȕȈ଺᧓ƔǒࢽǒǕǔ z ऴ‫إ‬ƱǛӳǘƤƯ᫠ួƷɤഏΨϐನ঺ǛᘍƏŵ

TPC ƸƜƷȉȪȕȈƷᧈƞƕཎࣉႎưƋǓᲦILD-TPC
Ʒ‫ئ‬ӳᲦƓǑƦ 2 m ƴǋƳǔŵǇƨᲦ̮ӭᩓ‫܇‬ƕࣇ᣽ưƋǔƨǊᲦᛠǈЈƠƷᨥƴƸǬǹ‫( ࠢف‬᭗ᩓ‫ئ‬ǛƔƚ‫ ׋‬5: ILD-TPC ဇƴᚾ˺ƞǕƨȯǤȤȸǲȸȈ (a) Ʊ Sci-ƨǬǹɶưƷ̮ӭ‫ )ࠢف‬Ǜ࣏ᙲƱƢǔŵTPC ƷɼƳМenergy ᙌ GEM ‫׹‬ǲȸȈμ˳ (b)ȷਘ‫ٻ‬ϙჇ (c)Ღ(d) Ƹ Fujikura ᙌ ᚾ˺ GEM ‫׹‬ǲȸȈਘ‫ٻ‬ϙჇŵໜƸᲦ

1. ȐȬȫᢿƴȕȭȳȈǨȳȉᛠǈЈƠ‫ׅ‬ែ (ˌɦᲦFE‫ׅ‬ែ) ƕɧᙲưᲦཋឋ᣽Ǜ‫ࠢٻ‬ƴ˯ถưƖǔŵǬǹ
౨Ј֥ƷɶưǋᲦನᡯཋƕ‫ݲ‬ƳƘཋឋ᣽ƕ‫ݱ‬ƞƍŵ

2. ɟ᫠ួ࢘ƨǓƷย‫ܭ‬ໜƕ‫ٻ‬Ɩƍ (200 ໜˌɥ)ŵ‫ؙ‬ཉƳ᫠ួϐನ঺Ʊ dE/dx ย‫ܭ‬ƴǑǔቩ‫܇‬ᜤКǛܱྵŵ
3. ̮ӭӓᨼƷƨǊƴ TPC ϋƔƚǔᩓ‫ˌ( ئ‬ɦᲦȉȪȕȈᩓ‫ )ئ‬ƱᲦᢃѣ᣽ย‫ܭ‬ƷƨǊƷᄬ‫ئ‬ƕǄǅ࠯ᘍŵᛠǈЈƠᩓಊǛኵǈӳǘƤǔ૾ඥƕஊщưƋǔŵǇƨᲦǢȃȗǰȬȸȉǛᙸੁƑƨȔǯǻȫᛠǈЈƠƷᄂᆮ᧏ႆǋᘍǘǕƯƍǔŵ

3.2.2

ゲート機構

ǤǪȳ BF Ǜ᧸ƙƨǊƴᲦȓȸȠƴӳǘƤƯᩓ‫܇‬ǍǤȉȪȕȈɶƷ̮ӭᩓ‫܇‬Ʒਘ૝ƕ৮ƑǒǕᲦᧈុᩉȉǪȳƷᡫᢅȷᢚᔻǛǳȳȈȭȸȫƢǔˁኵǈǛǲȸȈƱȪȕȈưǋ᭗ˮፗЎᚐᏡ (100 µm ˌɦ) ƕᢋ঺ӧԠƿŵƢưƴȯǤȤȸǛဇƍƨǲȸȈೞನƕᄩᇌƞǕᏡŵƜǕƸᲦILD Ʒᢃѣ᣽ЎᚐᏡႸ೅Ǜ฼ƨƢŵƯƍǔƕᲦȯǤȤȸǛࢌǔƨǊƷ᪴ɣƳȕȬȸȠƕ࣏ᙲɟ૾ưᲦᧈុᩉȉȪȕȈƞƤǔƱᲦᩓ‫ئ‬Ǎᄬ‫ئ‬ƷപǈƨǲȸȈೞನƴࢍƘ஖ࢳƕ݃ƤǒǕƯƍǔŵƜƷ GEM

Ʒࢨ᪪ǛӖƚǍƢƍƱƍƏഎໜǋƋǔŵƨƱƑƹᩓ‫ئ‬Ʒ‫׹‬ǲȸȈƷ᧏ႆưƸᲦ̮ӭᩓ‫܇‬ƷᡢᢅјྙǛஇ‫҄ٻ‬ƢപǈƸᲦTPC ƷನᡯႎƳችࡇƩƚưƳƘᲦǤǪȳȐȃ

ǔƜƱƕᛢ᫆ưƋǔŵ‫ ׋‬5 ƸᲦILD-TPC ဇƷᚾ˺ȯǤǯȕȭȸ (ˌɦᲦǤǪȳ BF) ƱԠƹǕǔᲦǬǹ‫ࠢف‬ᢅᆉȤȸǲȸȈƱ GEM ‫׹‬ǲȸȈưƋǔŵ

ưᲦɧज़᪸؏ƕ‫ٻ‬ƖƍŵƦƷƨǊᲦGEM ƷನᡯǛǋƬưဃơǔ໯ૠƷǤǪȳƕȉȪȕȈ᪸؏ƴᡞ්ƢǔƜƱƴ
ǑƬƯǋဃơǔƷưᲦƠƬƔǓƱƠƨ‫ݣ‬ሊƕ࣏ᙲƴƳǔŵ

3.2

キーテクノロジー

3.2.1

MPGD

3.3

研究体制

3.3.1

LCTPC コラボレーション‫׹ٻ‬ᚾ᬴ೞ (ˌɦᲦLP1) ƷС˺ƱᲦȓȸȠᚾ᬴଀ᚨȯǤȤȸƴǑǔǬǹ‫ࠢف‬ೞನ (MWPC) ƸᲦƜǕǇư(DESY) Ʒૢͳƕ‫׎‬ᨥңщƷǋƱưᡶǊǒǕƨ [7]ŵLP1ƷС˺ǛᡫƠƯᲦܱೞ࡫ᚨƴӼƚƨ২ᘐƷբ᫆ໜǛඹƍƷእቩ‫ܱ܇‬᬴ƴƓƍƯΟǕƨܱጚǛǋƭŵƠƔƠƳƕ

ЈƢƜƱᲦܱೞƴұƠƨย‫ܭ‬࿢‫ؾ‬ǛನሰƢǔƜƱƕႸႎǒᲦILD-TPC ư MWPC ᛠǈЈƠǛဇƍǔƱᲦ3.5 TưƋǔŵᛠǈЈƠ౨Ј֥ (MPGD+ᛠǈЈƠᩓಊ) ƸɟƱƍƏ᭗ᄬ‫ئ‬ƕƔƚǒǕǔƨǊᲦȭȸȬȳȄщƴǑǓ̮ࡸƷȢǸȥȸȫƱƳƬƯƓǓᲦLP1 ưƸᲦಮŷƳᚾ᬴Ȣӭᩓ‫܇‬፭ƕ࠼ƛǒǕǔࢨ᪪ƕ‫ٻ‬ƖƘᲦˮፗЎᚐᏡƱ᫠ួǸȥȸȫƴኵǈஆƑǔƜƱƕưƖǔ (‫ ׋‬6)ŵᨩǓӳƏȢЎᩉᏡǛᐲԡႎƴफ҄ƞƤǔŵɟ૾ưᲦࣇኬನᡯǛǋƬǸȥȸȫ‫ؾ‬မƴဃơǔᩓ‫ئ‬ƷപǈƳƲᲦǑǓܱೞƴұƠƨǬǹ‫ࠢف‬ೞನ (MPGD)[6] ǛဇƍǔƱᲦȭȸȬȳȄщƨࣱᏡᚸ̖ƕӧᏡưƋǔŵȢǸȥȸȫƴ᧙ƠƯᲦଐஜǛƷࢨ᪪Ǜ‫ݱ‬ƞƘ৮ƑǔƜƱƕưƖᲦƞǒƴƸᲦ᪴ɣƳǵԃǉǢǸǢǰȫȸȗᲦȉǤȄƷ DESY ǰȫȸȗǍ BonnȝȸȈȕȬȸȠƕɧᙲƱƳǔƷưᲦཋឋ᣽ · ɧज़᪸؏Ǜ‫ܖٻ‬ᲦȕȩȳǹƷ Saclay ǰȫȸȗƳƲƕƦǕƧǕီƳǔถǒƢƜƱƕưƖǔŵMPGD ƷɶưǋᲦILD-TPC ưᚨᚘ࣬ेƴؕƮƖᲦᚾ᬴ȢǸȥȸȫǛС˺ƠᲦࣱᏡᚸ̖

ƸᲦGEM Ǎ Micromegas ƴ 1×6 mm2 ᆉࡇƷ‫ٻ‬ƖƞƷǛᘍƬƯƍǔŵƦƷ˂ᲦȕǣȸȫȉǱȸǸ᧏ႆƸ DESY

5
36

4

カロリメータ4.1

カロリメータの概要ǫȭȪȡȸǿƸ PFA ƷࣱᏡǛ߼ӫƢǔஇ᣻ᙲย‫֥ܭ‬ƷɟƭưƋǓᲦILC ƷǫȭȪȡȸǿƸ PFA ƷࣱᏡǛஇǋႆੱưƖǔǑƏᚨᚘƞǕƯƍǔŵPFA ƴƓƍƯᲦǸǧȃȈǨȍȫǮȸЎᚐᏡƸᲦǫȭȪȡȸǿᐯ៲ƷǨȍȫǮȸЎᚐᏡƴьƑ PFA ƴǑǔǸǧȃȈɶƷቩ‫܇‬ЎᩉᏡƴ߼‫ ׋‬6: LP1 Ʒϋᢿ (߼)ŵ‫ښ‬ƴᲱƭƷȀȟȸȢǸȥȸȫᲦ᩿ͨƴƸȉȪȕȈᩓ‫ئ‬Ǜ࢟঺ƢǔǹȈȪȃȗƕɳƿŵܱᨥƷȓȸȠȆǹȈƷǤșȳȈȇǣǹȗȬǤ (ӫ)ŵӫƞǕǔ (‫ ׋‬8)ŵቩ‫܇‬ЎᩉᏡǛɥƛǔƴƸǫȭȪȡȸǿƷኬЎ҄ƕ࣏ᙲưƋǓᲦƦƷƨǊ ILC ƷǫȭȪȡȸǿƸ್૾ӼᲦጏ૾ӼƱǋࣇኬƴЎлƞǕƨǵȳȗȪȳǰǫ
ȭȪȡȸǿƱƳƬƯƍǔŵ

‫ ׋‬7: ɲᏥƷȕȬȸȠƕƳƍ GEM ȢǸȥȸȫ (߼) Ʊ‫ؾ‬မƷᩓ‫ئ‬ƷപǈǛᛦǂǔƨǊƷȆǹȈșȳȁ (ӫ)ŵǰȫȸȗᲦ᠉᣽ǨȳȉȗȬȸȈ᧏ႆƸǢȡȪǫƷ Cornell‫ܖٻ‬ᲦDAQȷFE ‫ׅ‬ែ᧏ႆƸǹǦǧȸȇȳƷ Lund ‫ܖٻ‬Ღ

CERNᲦଐஜƕɶ࣎ƱƳƬƯᡶǊƯƍǔŵ

3.3.2

日本グループの活動‫ ׋‬8: ILD ౨Ј֥ƴǑǔ PFA ǛဇƍƨǸǧȃȈǨȍȫǮȸЎᚐᏡ [4]ŵPerfect pattern recognition ƸǫȭȪȡȸǿᐯ˳ƷЎᚐᏡƷ݃ɨǛᅆƠᲦQuadrature diﬀerence Ƹቩ‫܇‬ƷȞȃȁȳǰ‫ڂ‬૗ƴឪ‫׆‬Ƣǔ঺ЎǛᅆƢŵǫȭȪȡȸǿƸᩓᄬǷȣȯȸǛย‫ܭ‬Ƣǔ ECAL ƱɼƜǕǇưƴƸᲦMPGD ᛠǈЈƠ TPC ƷˮፗЎᚐᏡƴȏȉȭȳǷȣȯȸǛย‫ܭ‬Ƣǔ HCAL ƓǑƼȓȸȠ᠆πࡸƷ᧏ႆᲦTPC ࣱᏡƷǬǹኵ঺̔‫ࣱ܍‬ƴ᧙Ƣǔؕᄽ૾ӼǛǫȐȸƢǔ FCAL(ஜᆜưƸᚑǕƳƍ) ƴЎƔǕႎᄂᆮᲦǤǪȳ BF ƴǑǔˮፗЎᚐᏡǁƷ݃ɨƷᙸᆢǋǔŵECAL Ƹ᭗݅ࡇƔƭǳȳȑǯȈƳᩓᄬǷȣȯȸƴ‫ݣ‬ǓᲦGEM ‫׹‬ǲȸȈƴ᧙ƢǔǷȟȥȬȸǷȧȳƱȏȸȉࣖƢǔƨǊࣇኬЎлƕᙲ൭ƞǕᲦHCAL ƸᧈƍȏȉȭǦǧǢ᧏ႆƳƲᲦILD-TPC ᧏ႆǛૅƑǔؕᄽᄂᆮƷɶȳႻʝ˺ဇᧈƷƨǊ‫ٻ‬ƖƳ˳ᆢƕ࣏ᙲƱƞǕǔŵECAL

࣎ႎࢫлǛௐƨƠƯƍǔ [8]ŵƷؕஜᚨᚘƸ 30 ‫ޖ‬ƷǿȳǰǹȆȳԈӓ‫ޖ‬Ʊǻȳǵȸ‫ޖ‬ଐஜǰȫȸȗƕਖ਼ᡶƢǔ౨Ј֥ȢǸȥȸȫƷǳȳǻȗ

ƷኵƔǒƳǓᲦǻȳǵȸ‫ޖ‬ƷǪȗǷȧȳƱƠƯᲦ1) ǷȪȈƸᲦᨩӳƏȢǸȥȸȫƷ‫ؾ‬မƴဃơǔɧज़᪸؏Ǜஇ‫ݱ‬ǳȳǻȳǵȸᲦ2) ǷȳȁȬȸǿƱȔǯǻȫ҄ή‫܇‬౨Ј҄ƢǔƜƱưƋǔ (‫ ׋‬7)ŵƜƷǳȳǻȗȈƷܱྵƴƸᲦ֥ (PPD) [9] Ღ3) ɲᎍƷȏǤȖȪȃȉನᡯƕᄂᆮƞǕƯ̮ӭᡢᢅྙƷ᭗ƍ GEM ‫׹‬ǲȸȈƷ᧏ႆƕᦆƱƳǔŵ᭗ƍǔŵԈӓ˳ƸЭ૾ƕᕓƘࢸ૾ƕҽƍನᡯưᲦӳᚘ 24݅ࡇ҄Ơƨ FE ‫ׅ‬ែƷϬҲǋ᣻ᙲƳᛢ᫆ưƋǓᲦ˯ෞᝲ્‫ᧈݧ‬ƱƳǔŵHCAL Ƹ 48 ‫ޖ‬ƷᤧƷԈӓ˳ (ӳᚘ 6 ȏᩓщ҄ƷƨǊƷ Power pulsing ǍϬҲನᡯƷ౨᚛ƱƠƯȉȭȳႻʝ˺ဇᧈ) Ʊ 1 cm ǇƨƸ 3 cm ᚌƷǻȳǵȸǷȟȥȬȸǷȧȳǛᡶǊƯƍǔǄƔᲦKEK ย‫᧏֥ܭ‬ႆǑǓ঺ǔŵǻȳǵȸƱƠƯƸᲦǷȳȁȬȸǿƱ PPD ƴܴƷ 2 Ⴛ CO2 ϬҲǷǹȆȠǛ෇ƔƠᲦܱೞƴұƠƨᚾǑǔǋƷᲦǬǹ‫ࠢف‬ƴǑǔǋƷ (RPCᲦmicromegas Ƴ᬴ȜȸȉƷ˺঺Ღᚾ᬴ǛᘍƬƯƍǔŵƦƠƯᲦ᩼ɟಮᄬƲ) ƕ੩కƞǕƯƍǔŵILC ǫȭȪȡȸǿƷ᧏ႆᲦȓȸ‫ئ‬ɶưƷ᫠ួϐನ঺ǢȫǴȪǺȠƳƲᲦǽȕȈǦǧǢ᧏ȠȆǹȈƸ 17ȶ‫ ׎‬57 ೞ᧙ (ƏƪଐஜƔǒ 4 ೞ᧙) ƕӋႆƷ᩿ưǋ᣻ᙲƳ෇៫ǛƠƯƍǔŵ

ьƢǔ CALICE (Calorimeter for ILC) ǳȩȜȬȸǷȧȳ [10] ƴǑǓਖ਼ᡶƞǕƯƍǔŵ

6
37

4.2

シリコン ECAL (SiECAL)SiECAL Ƹദ૾࢟ƷǻȫǛɳǂƨǷȪǳȳȑȃȉǛ૤ƖᛄǊƨǋƷǛǻȳǵȸ‫ޖ‬ƱƢǔǫȭȪȡȸǿưᲦྵ‫נ‬ȑȃȉƷҽǈƸ 325 µmᲦǻȫǵǤǺƸ 5 × 5 mm2 ƕؕஜȇǶǤȳƱƳƬƯƍǔŵ30 ‫ޖ‬Ʒ ECAL μ˳ưƸྵ‫נ‬Ʒ ILD Ʒ‫ٻ‬ƖƞưƸኖ 1 ΕǻȫƱƳǔŵƜƷǑƏƳ‫ٶ‬ૠƷȁȣȳȍȫǛਤƭǫȭȪȡȸǿƸᢅӊƴ̊ƕƳƘᲦ

ILC ย‫֥ܭ‬Ʒ‫ٻ‬ƖƳཎࣉưƋǔŵǷȪǳȳǻȫƓǑƼ
ȑȃȉǛ‫ ׋‬9 ƴᅆƢŵǷȪǳȳȑȃȉƸ n ‫׹‬Ҟ‫˳ݰ‬ƷȐȫǯᢿЎƱ p ‫( ׹‬p+ ‫ )׹‬ƷǻȫᢿЎƓǑƼǤȳǷȥȬȸ‫ ׋‬10: SiECAL Ʒ‫ޖ‬ನᡯŵǿᲦȡǿȫᩓಊƔǒ঺ƬƯƍǔŵǻȫᢿЎƱȡǿȫᩓಊƸ‫ٶ‬ૠƷȔȳư੗ዓƞǕƯƍǔŵᩓಊ᧓ƴƸ 120 V (ྵᢃ᠃ƷܱᚰǋᘍƬƨŵʻࢸ ASIC Ǎ PCB ƷોᑣǛᘍƬ‫נ‬Ʒˁಮ) ƷᡞȐǤǢǹᩓ‫ן‬ƕƔƚǒǕᲦμᆰʅ҄ཞ७ƨࢸᲦǑǓ‫ᙹٻ‬೉Ƴᚾ᬴ǛᘍƏŵSiECAL ᐯ˳ƷࣱᏡƴưѣ˺Ƣǔŵǻȫ᧓Ʒɧज़᪸؏Ƹ 10 µm ƱǻȫǵǤǺ
Ʒ 5 mm ƴൔǂҗЎ‫ݱ‬ƞƍŵǻȳǵȸƷȪȸǯǫȬȳȈǍ᩺ᩓܾ᣽Ʒᩓ‫ࣱ܍̔ן‬ƸˁಮƱǑƘɟᐲƠƯƓǓ‫ר‬ɟƳࣱᏡƕࢽǒǕƯƍǔ [11]ŵ‫ ׋‬10 Ƹ SiECAL Ʒ‫ޖ‬‫ ׋‬11: DESY ƴƯȓȸȠȆǹȈƕᘍǘǕƨ SiECAL technological prototypeŵ
ƭƍƯƸᲦ2007 ࠰ƓǑƼ 2008 ࠰ƴ 30 ‫ޖ‬ǛဇƍƨȓȸȠ‫ ׋‬9: ߼) ǷȪǳȳǻȫƷ೉ࡸ‫׋‬ŵӫ) ᚸ̖ဇ 5.5 mm ᚌǷȪǳȳȑȃȉŵ

ȆǹȈǛ CERN ƓǑƼ Fermilab ưᘍƬƨŵஜȓȸȠȆ
ǹȈƸ 1 cm × 1 cm ƷǻȫǵǤǺƔƭ‫٭‬੭ȷᛠǈЈƠ‫ׅ‬ែƸ‫ޖ‬Ʒ‫ٳ‬ƴƋǔ physics prototype ǛဇƍƯᘍǘǕƨŵನᡯ (Slab) ǛᅆƠƯƍǔŵSiECAL ưƸ 1 ‫ޖ‬ƷǿȳǰஜȗȭȈǿǤȗƸȑȃȉ᧓ƷǮȣȃȗƕ‫ٻ‬ƖƍನᡯƩƕᲦǹȆȳԈӓ˳Ʊ 2 ‫ޖ‬ƷǻȳǵȸȷǨȬǯȈȭȋǯǹǛ

ǮȣȃȗᢿЎǛᨊƍƨࣱᏡƱƠƯƸᲦ6-45GeV Ʒᩓ‫܇‬ȓȸ!
Ƞƴ‫ݣ‬ƠƯ (16.53 ± 0.14 ± 0.50)%/ E(GeV) + (1.07 ±ȑȃǱȸǸ҄ƠƨǋƷǛ Slab ƱƠᲦǿȳǰǹȆȳನᡯ˳ (ψԈӓ˳) Ʒ᧓ƴਬǈᡂǜư‫ޖ‬ನᡯǛ࢟঺Ƣǔŵǻȳ
ǵȸƷȔǯǻȫͨƸ PCB Ʊ‫ݰ‬ᩓࣱ੗ბдư੗ዓƞǕƯƍǔŵPCB ƴƸ SKIROC ƱƍƏ ASIC ƕ઀᠍ƞǕƯƍ

0.07 ± 0.10)%Ღ(ᛚࠀƷᇹɟ᪮ƸወᚘᛚࠀᲦᇹʚ᪮ƸኒወᛚࠀᲦˌɦӷơ), 4-20 GeV Ʒᨗᩓ‫܇‬ȓȸȠƴ‫ݣ‬ƠƯ
!
(16.67±0.30±0.44)%/ E(GeV)+(1.75±0.24±0.39)%

ƕưƖǔŵSKIROC ƴƸȗȪǢȳȗȷ᭗ᡮǷǧȸȑȸ (Ȉ(preliminary) ƷǨȍȫǮȸЎᚐᏡƕࢽǒǕƨ [13]ŵILD
ƷƨǊƷ SiECAL Ʒ᧏ႆƸȕȩȳǹƷ LLRᲦLAL ƳƲᲦʋ߸‫ܖٻ‬Ღிʮ‫ܖٻ‬ƴǑǓᡶǊǒǕƯƍǔŵଐஜǰȫȸȗƸཎƴȓȸȠȆǹȈƷᚐௌǍǷȟȥȬȸǷȧȳƴǑǔȪǬȸဇ) ƓǑƼ 2 ᆔ᫏ƷǲǤȳǛਤƭ˯ᡮǷǧȸȑȸᲦஇᢘ҄ᲦǷȪǳȳǻȳǵȸƷؕᄽཎࣱᚐௌưᝡྂƠƯƓǔŵSKIROC Ƹ ILC ǷȪǳȳǫȭȪȡȸǿƷƨǊƴȕ
ȩȳǹƷ OMEGA ǰȫȸȗ [12] ư᧏ႆƞǕƯƍǔǋƷ
ưᲦ1 ௏Ʒȁȃȗư 64 ȁȣȳȍȫƷᛠǈЈƠǛᘍƏƜƱ

ADC ƓǑƼ 15 ȁȣȳȍȫƷǢȊȭǰȡȢȪƕԃǇǕƯǓᲦʻࢸ DAQ ǍನᡯƷஇᢘ҄ƴƭƍƯǋᄂᆮǛᡶǊƯƓǓᲦ1 ȈȬǤȳ (1 ms) ᧓ƴӲȁȃȗưႆဃƠƨȈȪǬ

ƍƘʖ‫ܭ‬ưƋǔŵƱƦǕƴ‫ݣ‬ƢǔӲǻȫƷ ADC ͌Ǜ̬‫܍‬ƠᲦȈȬǤȳ᧓(199 ms) ƴᛠǈЈƠǛᘍƏŵᩓщƸ Power pulsing ೞನƴǑǓȇȸǿӓᨼȷᛠǈЈƠƴ࣏ᙲƳ଺᧓Ʒǈ̓ዅƞǕǔŵ঻ŷƸ ILC ƱӷಮƷ‫ޖ‬ನᡯƱǨȬǯȈȭȋǯǹǛͳƑƨ SiECAL technological prototype Ǜᙌ˺ƠᲦ2012
࠰Ღ13 ࠰ƴ 10 ȑȃȉЎƷǻȳǵȸƓǑƼ‫ׅ‬ែǛဇƍƯ

DESY ƴƯȓȸȠȆǹȈǛᘍƍ (‫ ׋‬11)Ღᩓ‫܇‬ƷȈȩȃǯ
Ǎ MIP ̮ӭǛӓᨼƢǔƜƱƴ঺ыƠƨŵpower pulsing

4.3

シンチレータ ECAL (ScECAL)ScECAL ưƸᲦ 45 × 5 mm2 Ʒ‫ݱ‬ƞƳჺώ࢟ȗȩǹȆǣȃǯǷȳȁȬȸǿǛ‫ޖ‬൑ƴႺᘍƞƤƯᣐፗƢǔŵӲǷȳȁȬȸǿƷႆήǛྵᘍ 2.45 × 1.9 × 0.85 mm3 Ʒȑȃ

ǱȸǸƴ‫ݥ‬λƞǕƨ 1 × 1 mm ஊज़᩿ᆢƷ PPD ưᛠǈЈƢŵМໜƸ, 1) ȁȣȳȍȫૠǛɟఐถǒƢƜƱƕưƖ

738ǔᲦ2) ȗȩǹȆǣȃǯǷȳȁȬȸǿƷ௩᠂ࣱƕᲦภࡇ‫٭‬҄Ღᆆѣ଺Ʒ߻‫ܖ‬᎑ࣱƴ݈ǜƩ౨Ј֥Ʒ˺঺ǛӧᏡƱƢǔᲦ3) ଺᧓ЎᚐᏡƕ ∼ 1 nsᲦ4) ᄬ‫ئ‬Ʒࢨ᪪ǛӖƚƳƍᲦ

3 mm ǻ ȫ ӲŷǛ PPD (1 mm2 ƴ 1600 Ȕ ǯ ǻ ȫ)
ư ᛠ ǈ Ј Ƣ ȗ ȭ Ȉ ǿ Ǥ ȗ Ǜ ˺ ঺ Ơ ᲦFermilab ư 2 -ਬǜƩ 2 ௏Ʒ౨Ј‫ޖ‬ƱᲦӫ) ƴǷȳȁȬȸǿƱ PPD Ʒ

32 GeV Ʒ ᩓ‫܇‬ȓȸȠƴ‫ݣ‬ƢǔࣱᏡᚾ᬴ǛᘍƬƨŵወ!
ᚘ᪮ƕ (12.8±0.1(stat.)±0.4(syst.))/ E(GeV)Ღ‫ܭ‬ૠɟ̊ǛᅆƢŵμ˳ƷನᡯƸ SiECAL ƱǄǅӷơưƋǔŵ

ƷࣱᏡǛᅆƠƨŵǇƨᲦႺዴࣱǋǑƘᲦႺዴȕǣȃȈƔ

ƳƲưƋǔŵ‫ ׋‬12 ߼) ƴᲦɟ௏ƷǿȳǰǹȆȳԈӓ‫ޖ‬Ǜ᪮ƕ (1.0 ± 0.1(stat.)+0.5−1.0 (syst.) )% ưƋǓᲦ஖ࢳᡫǓǒƷஇ‫ٻ‬ƷƣǕƸ 1.6 ± 0.7%ưƋǔ [15]ŵ

4.3.2

ILD への実装に向けたプロトタイプ

ǻȳǵȸƷᛠǈЈƠƔǒȇǸǿȫ҄ǇưƷೞᏡǛɟȜȸȉƴƓƞǊƯ‫᧓ޖ‬ƴ؈ǊᡂǉᚨᚘƸᲦScECAL ƴƱƬƯǋ࣏᪰ưƋǔŵ2013 ࠰ƴƸƜƷƨǊƴ᧏ႆƠƨ‫ ׋‬12: ߼) ScECAL ʚ‫ޖ‬ŵӫ) ǷȳȁȬȸǿƱ PPDŵ4.3.1

ؕெ 2 ‫ޖ‬ƷȗȭȈǿǤȗƴƭƍƯȓȸȠȆǹȈǛᘍƬƨŵ‫ ׋‬14 ߼) Ƹɟ‫ޖ‬ƷؕெƱᲦؕெǛǳȳȈȭȸȫƢǔǤȳǿȸȕǧȸǹ፭ƷϙჇưƋǔŵ180 × 180 mm2 Ʒ

基本性能ƜƷؕெƴƸᲮ̾Ʒ ASIC (SPIROC2, Omega) ƕ઀᠍ƞǕᲦƦǕƧǕƷ ASIC Ƹ 36 ȁȣȳȍȫƔǒƷ̮ӭǛ

ScECAL ƷཎࣉƸᲦჺώ࢟ǷȳȁȬȸǿǛဇƍƯƦƷࠢႻ࢘Ʒദ૾ЎлࡇǛࡽƖЈƢƜƱưƋǓᲦstrip
splitting algorithm (SSA) ƱԠƹǕǔ૾ඥǛƢưƴ‫ࠢف‬ƠᲦȇǣǸǿȫ҄ƠƯᲦǤȳǿȸȕǧȸǹƴᡛǓЈᄩᇌƠƯƍǔ [14]ŵƜƷ૾ඥǛ PFA ǢȫǴȪǺȠƱ́Ʊή᣽ƷˮፗɟಮࣱᲦήǯȭǹȈȸǯƷ৮СǛ̬ƬƯƍဇƠƨ‫ئ‬ӳƷ 100 GeV ǸǧȃȈƷǨȍȫǮȸЎᚐǔŵ‫ ׋‬14 ӫƸ 3 GeV Ʒᩓ‫܇‬ȓȸȠƴ‫ݣ‬Ƣǔ SSA ƴǑᏡǛჺώǻȫᧈƷ᧙ૠƱƠƯ‫ ׋‬13 ߼ƴᅆƢŵǻȫࠢǛ 5 mm ᲦҽƞǛ 1 mm ƴ‫ܭ׍‬ƠƯƷǷȟȥȬȸƢŵƜƷؕெƷᘻƴɳƿ 144 ƷǷȳȁȬȸǿƸӲŷƕӒ‫ݧ‬ȕǣȫȠưᙴǘǕƯƓǓᲦƦǕƴǑƬƯᢘࡇƳή᣽

ǔ 5 × 5 mm2 ኬЎлƷಮ‫܇‬ưƋǔŵǷȧȳ ኽ ௐ ư Ƌ ǔ ŵǻ ȫ ᧈ Ǜ 60 mm ƴ ˦ ƹ Ơ ƯǋᲦǸǧȃȈǨȍȫǮȸЎᚐᏡƸǑƘ̬ƨǕƯƍǔŵ
ǇƨᲦ‫ ׋‬13 ӫƸ 45 × 5 mm2 Ǎദ૾ǻȫ ScECAL ƷᲦ

45 GeV - 250 GeV ǸǧȃȈƷǨȍȫǮȸЎᚐᏡưƋǓᲦSSA Ǜ̅Ƭƨ‫ئ‬ӳƷ 45 × 5 mm2 ScECAL ƸᲦӷơǻȫ᩿ᆢǛਤƭ 15 × 15 mm2 Ʒ‫ئ‬ӳǑǓଢǒƔƴǑƘᲦ5 × 5 mm2 ScECAL ƔǒƷэ҄ƸǘƣƔ 0.2%
5

(%)

(%)

ưƋǔŵƞǒƴᲦჺώ‫ޖ‬Ǜɟ‫ޖ‬൑ƴ 10 × 10 mm2 Ʒ

4

RMS90/E

RMS90/E

4.5

3.5
3
ScECAL w/o SSAScECAL w/ SSA

2.5
2

0

20

40

60

80

Length of stripлƞǕƨ 3 GeV ᩓ‫܇‬Ƿȣȯȸૺ᩿ƷǨȍȫǮȸЎࠋᲦӫ)ŵ

45×5 w/o SSA
15×15
45×5 w/ oSSA

4

3.5
alt10 w/oSSA
Sc 5×5Si 5×5

3
100

(mm)

‫ ׋‬14: 4 ƭƷ ASIC Ǜ઀᠍ƠƨؕெᲦ߼) ƱᲦ 5 × 5 mm2 Ў

0

50 100 150 200 250 300
Energy of One Jet du(GeV)‫ ׋‬13: SSA Ǜ̅Ƭƨ‫ئ‬ӳƱ̅ƬƯƍƳƍ‫ئ‬ӳƷǸǧȃȈǨȍ
ȫǮȸЎᚐᏡƷǷȳȁȬȸǿᧈƞ̔‫ࣱ܍‬Ღ߼) ƱᲦӲᆔǷȳȁȬȸǿ࢟ཞƴǑǔǸǧȃȈƷǨȍȫǮȸЎᚐᏡᲦӫ). alt10 Ƹɟ‫ޖ‬ƓƖƴ 10 × 10 mm2 ദ૾ǿǤȫ‫ޖ‬ƴፗƖ੭ƑƨȢȇȫŵ
ദ૾ǻȫƴፗƖ੭Ƒƨ‫ئ‬ӳᲦǸǧȃȈǨȍȫǮȸЎ
2

4.3.3

開発とその展望ScECAL Ʒ᧏ႆƴƸᲦ̮߸‫ܖٻ‬Ღிʮ‫ܖٻ‬Ღሇඬ‫ܖٻ‬Ღଐஜഫᅹ‫ܖٻ‬Ღ᪡‫׎‬Ɣǒঅ҅‫ܖٻ‬ƕӋьƠƯƍǔᲨྵ‫נ‬Ʒ PPD ƸӲ‫ޖ‬ƴ‫׶‬ႺᣐፗƞǕᲦƦƷҽǈƕࠢ
∼ 0.9 mm ƷȇȃȉǹȚȸǹǛƭƘǔŵƜǕǛƳƘƢƨ
ǊƴᲦPPD ǛǷȳȁȬȸǿƷɦ᩿ƴᘺბƢǔȇǶǤȳ
ǛஇᡈᎋకƠᲦ᬴ܱܴưƸƦƷࣱᏡǛᄩᛐƠƨŵ2012࠰Ღා௅țȈȋǯǹఇࡸ˟ᅈƸ 1 × 1 mm2 ƴ 10,000 ȔǯǻȫǛਤƭ PPD Ǜ᧏ႆƠᲦPPD ཎஊƷ᫬ԧྵᝋǛᚐᚐᏡƸ 5 × 5 mm ScECAL Ʒ‫ئ‬ӳƱǄƱǜƲᢐᑥƕൿƴᡈƮƚƨŵʻࢸƷɟ࠰᧓ƸƜƷǑƏƳஇᡈƷႆ‫ޒ‬ǛƳƘƳǔŵҥቩ‫܇‬ƴ‫ݣ‬ƢǔǨȍȫǮȸЎᚐᏡƴƭƍԃǉᛇኬƳȇǶǤȳƷஇᢘ҄ǛᘍƍᲦƦƷࢸȞǹȗȭȀ

ƯƸ 180 × 180 mm2 , 30 ‫ޖ‬Ღӳᚘ 2160 Ʒ 45 × 10 ×ǯǷȧȳƷᄂᆮǛǑǓஜ఍҄Ƣǔŵ

8
39

4.4

ILD のハドロンカロリメータ

ILD-HCAL ưƸ 1 m Ʒ HCAL ҽƴ‫ݣ‬ƠƯᲦ48 ‫ޖ‬ЎлᲦӲ‫ޖ‬ƴ 20 mm ƷᤧԈӓ‫ޖ‬Ǜ̅ƏŵᤧƸ˂Ʒ᣻᣿‫ޓ‬ǑǓǋȏȉȭȳႻʝ˺ဇᧈƱ્‫ᧈݧ‬ƱƷൔƕ‫ݱ‬ƞƘ (λI /X0 =9.5)ᲦȏȉȭȳǷȣȯȸɶưᩓᄬႻʝ˺ဇƢǔ঺ЎƷᚇยǋᢘࡇƴӧᏡƱƢǔŵǻȳǵȸ‫ޖ‬ƴƸʚƭƷǳȳǻȗ
ȈƕƋǔŵɟƭƸ ScECAL ƱӷಮᲦȗȩǹȆǣȃǯǷȳ
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参考文献

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Ebeam (GeV)(π ± , 10 - 80 GeV)ȍȫǮȸЎᚐᏡ 45%/ǛࢽƯƍǔ [18]ŵƜƷ২ᘐƴƸ౨Ј֥ƕࣇኬЎлƞǕƯ[10] https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CALICE/WebHome[11] T.Tomita et al., Proc. LCWS13, arXiv:1403.7953v1

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ǔŵAHCAL Ʊ ScECAL ƷᛠǈЈƠ২ᘐƸǄƱǜƲσᡫCALICE collaboration, CALICE analysis note 046

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5

最後に

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࡫ᚨƕൿ‫ܭ‬Ơƨࢸǋྵ‫נ‬ƱӷሁˌɥƷщưᲦ౨Ј֥᧏ႆ[14] K. Kotera et al., arXiv:1405.4456[15] CALICE collaboration, CALICE analysis note 016b
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