2010.3.22 日本物理学会第65回年次大会@岡山大学 1

bCALET-2bCALET-2 で観測されたシャワーで観測されたシャワーのの

粒子識別解析粒子識別解析

早大理工研　 仁井田多絵，鳥居祥二，笠原克昌，　　　　　　　　　小澤俊介，赤池陽水，宮本浩輝，　　　　　　相場俊英，甲斐友一朗，他 bCALET-2 チーム

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研究背景・目的研究背景・目的

解像型カロリメータ（ IMC ）　 SciFi 4096 本、 W 7 層 (3.58r.l.)

W （タングステン）

BGO 25mm sq.

SciFi 1mm sq.

Plastic Sci.

Electronics

全吸収型カロリメータ（ TASC ）

　　 BGO 10 本 ×6 層　 (13.4

r.l.) 　　エネルギー測定電子・陽子の識別

bCALET-2 ： 高度 35km で約 12000 イベントを観測 飛跡再構成、電子・陽子の識別 １ 0GeV ～の電子フラックスの導出256mm

IMC

飛跡再構成

TASC

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飛跡再構成飛跡再構成

IMC シャワー軸候補点の選別1. 各層から最大３点（ >0.5MIP) を選別 最大発光点 2 番目 3 番目

2. 各点 ± １本 (7,8 層は ±2 本 ) の　 輝度重み付き重心をとる

TASC シャワー軸候補点の選別1. 各層の最大発光点（ >0.5MIP) を選別2. 各点 ±1 本の輝度重み付き重心をとる

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飛跡再構成飛跡再構成

D2 が最小となる飛跡をシャワー軸に決定

Sxi : i 層の飛跡通過点xi : i 層の飛跡候補点σ : SciFi or BGO の幅n : 使用した層の数

2

22 1

)xSx(n

Dii －

=

No

再構成した飛跡が S1 を通過するか

各層の候補点を選択

Yes

最小二乗法により、直線フィット

フィッティング精度（下式の D2 ）を計算

NoYes

（最低でも IMC3 層、 TASC1 層を使用）

すべての組み合わせを考えたか

その飛跡は破棄

S1

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飛跡決定精度飛跡決定精度Δθ= cos － 1 ( Sdir ・ Edir )

Sdir ：シミュレーションでの入射方向ベクトル

Edir : 再構成した飛跡のベクトル

角度誤差

飛跡決定例 （電子、 23.9GeV ）

84% の電子イベントについて角度誤差 5 度以内

Δθ[degree]

cou

nt

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electron

proton

電子・陽子識別（電子・陽子識別（ >10GeV>10GeV ））TASC におけるシャワーの横広がりと、transition curve のフィッティングによる最大発達点を使用

横広がり : 　電子・・・シャワー軸付近に集中 （ 1RM に 90 ％のエネルギー）

Energy Weighted Spread [cm]

coun

t

電子＋ γ

陽子＋原子核

all

電子：92.1%

陽子：12.8%

： shower axis center

： Deposit energy at j-th BGO crystal： Deposit energy at i-th BGO layer

エネルギーの重みを付けた横広がり

RM=2.4cm

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電子・陽子識別（電子・陽子識別（ >10GeV>10GeV ））TASC におけるシャワーの横広がりと、transition curve のフィッティングによる最大発達点を使用

最大発達点 : 電子・・・陽子よりも早くシャワーが発達

E0 : Energy

t : depth in radiation length

transition curve

Depth [r.l.]

Deposi

t En

erg

y

[GeV

/r.l.]

Shower Maximum

Shower Maximum [r.l.]

coun

t

電子＋ γ

陽子＋原子核

all

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電子・陽子識別（電子・陽子識別（ >10GeV>10GeV ））

レベルフライトのデータから電子候補 50 イベントを選別

High_ELE Trigger

幾何条件

S1 < 3.2MIP

右図による電子・陽子弁別

93.2%

RE < 2.4 cm

85.9%

電子残存率

電子残存率：74.9%

陽子混入率：6.40%

陽子混入率

100% 96.4%

91.0%

59.6%

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フラックスの導出フラックスの導出

eγp

ε1)cc(1

SΩtΔENFlux --

・・=]GeVssr[m 1112 ----

N : 各エネルギー幅の粒子数

ΔE : 　エネルギー幅

t : 観測時間

SΩ : 幾何学的因子

cp : 陽子の混入率 (=0.0640)

cγ : γ 線の混入率 (=0.0788)

εe : 電子の残存率 (=0.749)

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Preliminary

観測結果観測結果大樹町の緯度と経度におけるフラックス（シミュレーション）

※BETS と bCALET-1 は三陸で観測

　 →正確には Rigidity cut の位置が違う

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まとめまとめbCALET-2 実験の観測イベントを解析　　→ 10GeV 以上の電子候補 50 イベントを選別　　→ BETS や bCALET-1 の観測結果と　　　 矛盾しないフラックスを得た今後の課題　　→ 10GeV 以下の電子陽子識別　　→ より細かな補正・大気効果

・エネルギー分解能・陽子除去率のエネルギー依存性・ γ 混入率のエネルギー依存性

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ENDEND

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★ 幾何条件←S1 と、 TASC1 層目下面の

　 端から 2.5cm より内側を通過

★S1 におけるエネルギー損失

電子

原子核

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★bCALET-1

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★ 実験データの横広がり・最大発達点