野中健一（原子核物理）

目的1.チェレンコフ光の原理2.テストベンチの開発3.現在までの測定結果4.今後の予定

超高精度速度測定用全反射型チェレンコフ検出器の開発

5.

目的 ビームを用いた実験での入射核破砕片の粒子識別

通常の実験

RI

標的陽子（原子核）ビーム

ビームRI＋

逆運動学 RIビーム

陽子標的

残留核

崩壊粒子

軽標的

重標的

RIビーム

重標的

崩壊粒子

仮想光子

高励起核

入射核破砕片の粒子識別が重要

⬇の測定(Z, A)

粒子識別 測定 : (Z,A)

エネルギー損失•

飛行時間• (TOF)

磁場中での曲がり•

∆E ∝ z 2

β 2

T ∝ 1β

R(magnetic rigidity) ≡ AmN βγz ∝ Bρ

Z,β

必要な分解能？

A

σ A

A

2

=σ R

R

2

+ γ 2σ β

β

2

+σ z

z

2

エネルギー：200-400 MeV/A (β質量：

=0.55-0.7)でA=100 分離5σ (σA=0.2)

σβ

β≈10−3

：　TOF σT=50psec @L=10m チェレンコフ検出器

光の原理Cherenkov

θβ

粒子速度 物質中の光速度 v > n’=c/n (Frank, Tamm

発生角度

発生光子数：

全反射条件：

)

全反射 型チェレンコフ検出器 (TIR)

cosθ = 1nβ

βth > 1n

N(β) = 2παlz 2 1λ1

− 1λ2

1− 1

nβ( )2

θ粒子

radiator

βTIR = 1

n2 −1 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

速度β

光子数

全光子数

全反射により伝達する光子数

βTIRβth

領域での200-400MeV/A 型検出器TIR

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

100 150 200 250 300 350 400 450 500

Energy [MeV/A]

Ref

ract

ive

Inde

x

全反射Threshold

サファイヤ(Al2O3)

透明セラミック

QuartzLucite

屈折率 を持つ物質が必要！(n=1.7~2.1)

高い屈折率•小さな分散•シンチレーション光無し

光学ガラス

加速器によるビーム試験の前に宇宙線を使ったテストベンチを準備

•

宇宙線を用いたテストベンチの開発

Degrader

ΔＥ

Pb brock

Cherenkov Co

ΔEd

unter

m uon

1

2

3

4

5

に止まったμの“3”を測定

チェレンコフ検出器を通過したμ粒子のβを求める

↓

ΔE

３“ に止まった

↓

１＊２＊３ー（４５）

”

上の注意点Set up

②

①

geometry

の厚さ

β全反射付近のエネルギー

degrader

をもつμ粒子がΔT で止まるように

E

の厚さを考えるPb

ΔT = E Δd+ E

のようなものを取らないようにするB

現在の測定結果(1)検出器→1.Cherenkov

β全反射　

Lucite(n~1.49)

全反射~ 0.91 (T

※アルミ箔を巻き、その上から遮光テープを巻いた

~ 143MeV)

(1) Pb →μの入射エネルギー50mm

・

T ~ 77.1MeV-145MeV

全反射での立ち上がりを確認できなかった。T

(2) Pb →μの入射エネルギー0mm ≦ T

・

77.8MeV

より小さいエネルギー（β＜βTth ）でなにか光っている。

・

th

で付近から立ち上がっている相関が認められた。

β

Tth

th ~ 0.67 (Tth ~ 36.7MeV)

の場合のLucite geometry

の場合の測定回路Lucite

trig.

D.G/G

D.G/G

D.G/G

Latch

start

CA M A C

A DC TDC

A DC G A TE TDC start

OU TPUT REG ISTER

com puter busy end

Lucite, L(Pb)=50mm

Lucite, L(Pb)=0mm

検出器→2.Cherenkov Quartz(n~1.458)

300m m

30m m54m m

厚さ５m m

現在の測定結果

β

(2)

th~ 0.686 (T

β全反射

th ~ 39.5MeV)

~ 0.942

全反射(T ~209MeV)

Pb →μの入射エネルギー0mm

・

T ≤ 44.7MeV

より小さいエネルギー（β＜βTth ）でなにか光っている。

・

th

４とS ５のS で相関をとる　→through,stop

Geometryが真のstopをとっていない可能性

の場合の測定回路Quartz

trig.

D.G/G

D.G/G

D.G/G

Latch

start

CA M A C

A DC TDC

A DC G A TE TDC start

O UTPU T REG ISTER

com puter busy end

Quartz, L(Pb)=0mm

Quartz, L(Pb)=0mm

まとめ光の発生するβの閾値Cherenkov より小さなβの宇宙線で

光が発生しているように見える

↓宇宙線がΔ

(1/n)

のプラスチックシンチレーションで”止まった”という論理が正しくないと思われる（

E散乱geometry,

改善：・

,…)

を用いてμ→Long Range TDC を測定し、e decay Δ での　Eを確認する。

　　　・stopΔ の直前のシンチレーション検出器を小さなものにして、

　　　　端の影響をなくす。E

全反射のβの閾値の観測1.

2. を用いて光量の入射角依存性　を測定する

Drift Chamber

新しい試料（3. ）での測定

今後の課題

n~2.08