チベット水チェレンコフ観測装置 3 シミュレーション東京大学宇宙線研究所佐古崇志 2006.3.27 共同研究者雨森道紘A, 綾部俊二B, 陳鼎C, 伏下哲D, 日比野欣也E, 堀田直己F, 黄晶, 伊藤陽介C, 梶野文義H, 笠原克昌I, 片寄祐作C, 加藤千尋D, 川田和正, 木村圭太C, 水谷興平B, 宗像一起D, 永井明J, 南條宏肇A, 西澤正己K, 沼陽平C, 大西宗博, 太田周F, 大沼宙系B, 大内達美E, 大浦勇人H, 小澤俊介, 齋藤隆之, 齋藤敏治L, 坂田通徳H, 佐古崇志, 佐々木孝雄E, 佐藤孝明B, 柴田槇雄C, 塩見昌司, 白井達也E, 杉本久彦M, 瀧田正人, 田中英希B, 立山暢人E, 鳥居祥二N, 土屋晴文O, 有働慈治, 牛田慧H, Wang XiaoB, 山本嘉昭H, 閻志涛, 安江新一D, 湯田利典E, 他 The Tibet AS γCollaboration 弘前大理A, 埼玉大理B, 横浜国大工C, 信州大理D, 神奈川大工E, 宇都宮大教F, 東大宇宙線研, 甲南大理工H, 芝浦工大システム工I, 宇都宮大総合情報処理セJ, 国立情報学研K, 都立航空高専L, 湘南工大M, 理研O, 早稲田大理工総研セN, 中国科学院高能物理研、チベット大、山東大、西南交通大、雲南大、中国科学院空間科学与応用研内容 •シミュレーション１（水タンク） •シミュレーション２（装置全体） •まとめシミュレーション１（水タンク）目的シミュレーションにより、水タンクを貫通する 1 μに相当する光電子数を求め、光量、分解能が十分かどうか調べる。水タンクの構造 600 10 68 150 空気水 20インチPMT 壁面：反射率 70 % unit = cm. 完全乱反射水と空気の境界：透過または正反射 PMTの性質量子効率水の性質屈折率吸収長 600 500 400 300 nm 600 500 400 300 nm シミュレーション方法 GEANT 4.8.0 ---- チェレンコフ ---- 水による吸収、レイリー散乱 μ： 10 GeV θ= 0、30 度入射位置一様 10000 イベント以上シミュレーション結果（θ= 0）ピーク位置（1μ） || 26×（1±0.24） p.e. シミュレーション結果（θ= 30）ピーク位置（1μ） || 30×（1±0.33） p.e. シミュレーション２（装置全体）目的 e、γ成分の混入も考慮してγ/p の区別ができるか調べる。 μ観測装置の真上にシャワー中心が落ちた場合どうすればよいか調べる。 μ観測装置全体図土の性質組成 : SiO2 アレイ中心・ 100 m 70 % Al2O3 20 % CaO 10 % 密度 : 2.0 g/cm3 深さ : 土 2.0 m + コンクリート 0.5 m シミュレーション方法 CORSIKA 6.500 QGSJET γ ｐ 10 100 15 140 TeV TeV 天頂角 25 度 100 イベントずつ土から下 GEANT 4.8.0 コア位置： A (アレイ中心)、 B (1 プールの真上) 各PMTの Nth = 10 p.e. （≒ 0.3μ） A B シミュレーション結果 A （γ 10 TeV、ｐ 15 TeV）シャワーコア：アレイ中心 30 p.e.(1μ)でカット γ： 98 % p: 8% S/N 12 倍程度シミュレーション結果 A（γ 100 TeV、ｐ 140 TeV）シャワーコア：アレイ中心 500 p.e.（≒17μ）でカット γ： 99 % p: 1% S/N 99 倍程度シミュレーション結果 B（γ 10 TeV、ｐ 15 TeV）コアの入った 1 プール除去前 60 p.e. (2μ) でカット γ 85 % p 0.9 % S/N 90 倍程度コアの入った 1 プール除去後 30 p.e. (1μ) でカット γ 88 % p 0.7 % S/N 120 倍程度シミュレーション結果 B（γ 100 TeV、ｐ 140 TeV）コアの入った 1 プール除去前 3900 p.e. (130μ) γ 93 % でカット p 1.6 % コアの入った 1 プール除去後 S/N 900 p.e. (30 μ) γ 100 % 60 倍程度でカット p 0.17 % S/N 580 倍程度まとめ・GEANT4 を用いてμ観測装置（土 2.5 m 水 1.5 m) の性能を評価した。・θ= 0 : 1μ= 26×(1±0.24) p.e. ・θ= 30 : 1μ= 30×(1±0.33) p.e. コアアレイ中心コアプール上 S/N（倍） S/√N（倍） γ10 TeV、p 15 TeV γ100 TeV、p 140TeV 12 99 4 10 S/N（倍） S/√N（倍） γ10 TeV、p 15 TeV γ100 TeV、p 140TeV 120 580 10 24 今後の展望前講演の空気シャワーシミュレーションと土から下の検出器シミュレーション（本講演）を統合し、統計量を増やして最終確認を行う。典型的な時間分布 100 ns A (端） B (ほぼ中心) θ= 45