Alignment and timing calibration of Belle II TOP counter (in Japanese)

Sumitted to PubDB: 2019-11-05

Category: Master Thesis, Visibility: Public

Tags: -

Authors Satoshi Senga
Date Jan. 1, 2019
Belle II Number BELLE2-MTHESIS-2019-010
Abstract Belle II 実験は電子・陽電子を衝突させ、B 中間子や 粒子などの崩壊を精密に測定することで、 標準理論では説明できない新物理の発見を目指している。これらの事象を精密に再構成するために は、終状態に多く含まれる=K 中間子の正確な識別が必要である。私たちは粒子識別装置として Time-Of-Propagation (TOP) カウンターを開発し、Belle II 検出器のバレル部分に全16 モジュー ルインストールした。TOP カウンターは、石英輻射体とその片側端面に設置したPMT からなる リングイメージ型チェレンコフ検出器である。荷電粒子が石英を通過するとチェレンコフ光が放出 され、PMT によって光子の検出位置・時間情報が測定される。 粒子識別は、荷電粒子の運動量と入射位置を使って予想検出位置・時間分布を計算し、粒子の 種類を仮定したときの尤度を比較することで行う。したがって、識別能力はTOP カウンターの設 置位置と時間原点に依存し、位置・時間較正が必要となる。較正目標精度は、積分ルミノシティ 50 ab􀀀1 に相当する統計量のB ! とB ! K の2 モードを使い、理想的な位置・時間のとき に対して=K の識別個数が有意に変化しない範囲とし、位置2-5 mm、角度1-3 mrad、時間10 ps 以内を目指すこととした。 TOP カウンターの位置・時間較正として、まずモジュール間の時間を合わせるために、宇宙線事 象を利用した。チェレンコフ光子の検出情報から宇宙線がモジュールに当たった時間を推定し、2 モジュール間の時間差が飛行時間と等しくなるように較正した。シミュレーションでこの手法が次 の較正に必要な精度で較正できることを確認した。実際のデータに適用したところ、最大で1.5 ns のずれを較正することに成功し、またレーザーによる結果と一致することが確認できた(図1)。 次に、e+e􀀀 ! +􀀀 事象を用い、 粒子仮定の尤度が最大になるように、位置・時間を較正す る手法を確立した。まず理想的な位置・時間の下でこの手法をシミュレーションで試験したとこ ろ、最大で位置2 mm、角度1 mrad、時間1 ps のバイアスを持っていたが、いずれも目標精度内 であることが確認できた。また、位置・時間をずらした状態でも同様の試験を行ったところ、一定 のバイアスを保ったまま正しい値を得られ、この手法が正しく動作することが確認できた。また、 本手法を実データに手法に用いることで、データ取得中に時間が変動しているという問題を新たに 明確にした(図2)。
Conference Nagoya

Files