Report on Study ~新検出器WAGASCIの設計~ ~INGRIDのoperation~ Naruhiro Chikuma 竹馬匠泰 The University of Tokyo 1 4月～９月の過ごし方 • ４月 ― T2K実験の前置検出器の一つINGRIDのイベント再構成のアルゴリズムの理解 ― 新検出器WAGASCIへの適用に向けていくつかのシミュレーションを実行 • ５月 ― 検出器で用いるシンチレータのテスト実験（東北大学の電子ビームを使用） ― Franceからの共同実験者も含めたミーティング（京都大学にて） • ６月~８月 ― CERN Summer Student Program (スイス・フランスに滞在) • ９月 ― WAGASCIにおいてミューオン飛程検出器での磁場導入の検討 2 T2K実験 T2K 長基線ニュートリノ振動実験・J-PARCの30GeV陽子加速器で生成された ν𝜇𝜇 ビームを295km離れたスーパーカミオカンデ（SK、50ktonの水チェレンコフ検出器）で観測。・前置検出器ホールに設置されたND280で ν𝜇𝜇 ビームフラックスを測定。・オフアクシス法（ビーム中心からずらし𝜈𝜈振動が最大となる𝐸𝐸𝜈𝜈 得る） ⇒ νµ → ν𝑒𝑒 振動を7.3𝜎𝜎で世界初の観測（2013年、最終統計の8.4%）今後、さらなる統計量・混合角𝜃𝜃13 , 𝜃𝜃23 のさらなる高精度測定・ＣＰ対称性の破れ ν𝜇𝜇 ビーム 𝜇𝜇+ 280m 295km • ND280(オフアクシス検出器) • スーパーカミオカンデ（SK） 3 WAGASCI 検出器 WAGASCI ・中心検出器(標的部分) + 𝜇𝜇飛程検出器(MRDs) ・ H2O標的とCH標的（それぞれ1ton） ⇒標的中の原子核とニュートリノとの反応で生じた荷電粒子（𝜇𝜇− など）をプラスチックシンチレータを用いて検出 ※シンチレーション光は、波長変換ファイバーを通してMPPCで読み出す。 ※検出器間のヒットの時間差情報より、荷電粒子の方向を決定 ⇒外部からのバックグラウンド源を除外 Central Detector MRDs (鉄とシンチのサンドウィッチ構造) 側面：４つ下流：１つ中心検出器部のシンチレータの組み合わせ Central Detector 4 10月 5 • 4 – 12 : T2K collaboration meeting @富山 ― WAGACI実験のmeetingでMRDにおける磁場の導入について発表 • 15 – 16,20 – 22 : INGRID立ち上げ作業 @J-PARC(東海村) ― 解析プログラムの整理、𝜈𝜈（𝜈𝜈） ̅ beamに向けたセットアップ WAGASCI • 実際の𝜈𝜈（𝜈𝜈） ̅ beamには backgroundとして𝜈𝜈（𝜈𝜈） ̅ が混ざっていて、シグナルである𝜇𝜇− と𝜇𝜇+ とを区別することでpureなイベントの測定が可能となる。 • MRDについてSimulation（右図） - MRDにMuonを直接入射し、磁場による散乱角を測定する - 𝜇𝜇+ と𝜇𝜇− を散乱の方向によって区別 After deflection by magnetic field Initial Muon’s direction : Muon’s hits on scinitllator Topview Sideview : Scintillator(active) : Scintillator(inactive) : Iron(magnetized) 11月 6 • 4~7,24~30 : INGRIDのoperation@J-PARC(東海村) - ソフトウェアの管理、errorの対応 - semi-offlineでデータ解析をして𝜈𝜈ビームの方向を測定 INGRID • INGRIDはJ-PARC前置ニュートリノ検出器ホールに置かれ、生成直後のニュートリノ反応を測定することによりフラックスやビーム方向に対する誤差を制限している。 • 基本構造は、鉄とプラスチックシンチレータからなる層構造。 14 • イベントレートは𝜈𝜈モードで1.71/1014 POT(Protons on target), 𝜈𝜈モードで0.56/10 ̅ POT ビーム方向の測定の一例（𝜈𝜈̅ beam, 6.23e+17POTのデータ） 12月 • • • • 7 • FPGA：デジタル回路のみが実装可 10 – 12 : FPGA講習会@九州大学能な集積回路（サイズはせいぜい 14 – 17 : T2K beam shift@J-PARC 2cm×2cm程度）．ユーザーが（ソフトウェアのように）回路情報を書き 17 – 21 : ビームテスト@東北大学込んで使用． 21 – 23 : ニュートリノ新学術研究会@富士山 • T2K beam shift：ニュートリノ振動実験のために，加速器の運転状況やニュートリノビームの精度などを24時間体制（ 8時間シフト×3）でモニターする． T2K • ビームテスト：WAGASCI実験で使用予定の3mm薄型プラスチックシンチレータについて，600MeVの陽電子ビームを用いて性能評価を行った． WAGASCI ビームテストで使用したシンチレータ（右）東北大学の陽電子ビーム施設（下）シンチレータの光量（下） p.e. 1月 8 • 15 – 22 : INGRID expert shift@J-PARC INGRID • 2月のT2K Collaboration meetingに向けて，INGRIDのofficial plotを作成（T2K Run6についての解析結果発表準備）． ch# distribution (Vertex X) - Neutrino vertexの分布はdataとMC expectation で十分に一致． - Beam方向，Event Rateについても安定して正しく測定されている． ⇒今後も同様に測定を続ける． Beam Measurement Event Rate & Beam Directrion Horizontal Modules Vertical Modules Center [cm] Width [cm] Center [cm] Width [cm] 0.49±1.21 442.5±2.0 2.21±1.34 473.3±2.4 2月 9 • 2 – 7 : T2K Collaboration meeting INGRID （発表 INGRIDにおけるニュートリノビーム測定結果＜1月に作成したofficial plot＞） • 8 – 11 : ICEPP シンポジウム WAGASCI （発表 WAGASCI実験のためのプラスチックシンチレータ性能評価＜12月，東北大＞） ⇒ 同内容で学会発表. • 26 – 28 : INGRID expert shift • 磁石導入に向けたシミュレーションの進歩 WAGASCI 新しい磁場マップをジュネーブ大学から入手 ⇒ GEANT4ベースのMCシミュレーションに実装 ⇒ 解析は進行中 3月 10 • 9 - 10 : Flavor研究会@東海村（発表 INGRIDにおけるニュートリノビーム測定結果＜1月に作成したofficial plot＞） • 15 – 17 : INGRID operation INGRID （発表 WAGASCI実験のためのプラスチックシンチレータ性能評価＜12月，東北大＞） ⇒ 同内容で学会発表. • 21 - 24 : 日本物理学会@早稲田 • プロトタイプ作成に向けたエレクトロニクスデザイン WAGASCI - 32ch MPPC arrayをTFBまたはEasirocに接続する必要がある - コネクタの作成 ⇒ 設計し、企業に製作を依頼｡