23aBC-7 東大理，理研A，京大理B，東大CNSC，高エ研 D 桝本新一，青木和也A，宇都宮和樹，小沢恭一郎，小松雄哉，高橋俊行D辻智也C，時安敦史B，成木恵D，四日市悟A，渡辺陽介  γ線検出器開発背景  γ線検出器概要   Geant4による γ線検出器のエネルギー分解能のsimulation ω質量分布のFast Monte Carlo simulation • J-PARC実験 – 原子核中でのω中間子の質量変化 p- + A   + n + X p0 +  + -質量変化期待値 9.1% （～ 70MeV） -Mass resolution  25 MeV 3γを検出することにより ωのinvariant mass を測定 γ線検出器が必要 n γ線エネルギー: ～400MeV エネルギー分解能：～ a few % p- Acceptance : 4πに近いほど良い →CsI(Tl)を用いた γ線カロリーメータ p- target n CsI(Tl)γ線検出器@E246 n NIM A440(2000)151 holeを埋めて Acceptance 96% エネルギー分解能 4.3%@100MeV 2.8%@200MeV 200MeVまでしかテストされていない p- Geant 4 とFast MCを用いて、当実 p 験の分解能を評価特に、400MeVまでのエネルギー分解能を Geant4でsimulation target n  エネルギー分解能はシャワーの統計的なふらつきに依存 ⇒shower developmentをsimulateし、エネルギー損失から、エネルギー分解能をsimulation －100MeV,200MeVで行われた既存のテスト結果との比較－実際のジオメトリで100～400MeVについてのresolutionを評価  Geant4で求めたエネルギー分解能を用いて Fast Monte Carlo simulation －E246のstopped Kからのπ0崩壊の実験との比較－ω質量分布のSimulationによる評価前面3cm×3cm,後面 6cm×6cm,長さ25cmのCsIクリスタルを5×6に並べたビームテスト NIM A440(2000)151 4.3%@100MeV,2.8%@20 0MeV 4.2%@100M 3.0%@200M eV ６０ eV シャワーの統計的なふらつきで１５０８０１００１８０２００分解能を再現できる γ線エネルギー[MeV] γ線エネルギー[MeV] 実際のジオメトリで100～400MeVの γ線でエネルギー分解能を評価 0.1 Fit: ○計算結果 0.05 0 0 既存のビームテスト結果 200 400 γ線エネルギー[MeV] この結果を用いてFast Monte Carlo simulation K   p 0  p  π0 invariant mass をsimulation     し既存の実験結果と比較 (NIM A494(2002)318) DM/M 5.6% DM/ M 5.5% Mass of π0 [MeV] π0 invariant mass 既存の実験結果 Mass of π0 [MeV] Simulation結果実験結果をほぼ再現質量782MeVの粒子の崩壊の質量分布質量782MeV/c2, 巾0で計算を行い、 γ線検出器の Mass resolutionを評価した。 Mass resolution ⇒18MeV Invariant mass [MeV/c 2] -Mass shift 9.1%を仮定 -ωが核子と強くＩｎｔｅｒactionするモデルを仮定 (H. Nagahiro et.al, Nucl. Phys. A761(2005)92) ω質量分布    Geant4でCsIカロリメータのエネルギー分解能を showerの統計的なふらつきで再現できることが分かった。 CsIカロリメータで、ω中間子の原子核中での mass shiftを見るのに十分なresolutionが得られた。今後の予定 E06実験にむけたCsIカロリメータのテスト実験に参加  100～400MeVでγ線を入射しエネルギー分解能を評価 Crystal No.7 Crystal No.1 実際のジオメトリで100～400MeVの γ線でエネルギー分解能を評価 γ線入射エネルギー[MeV] この結果を用いてFast Monte Carlo simulation バックグラウンドによって生じる4γのうち、 3γのみが検出されπ0γに見えてしまうもの中性子検出器による cut 25cm 30cm 35cm 25cm 30cm 35cm 25cm 30cm 35cm 25cm 30cm 35cm -Mass shift 9.1%を仮定 -Yield 計算の仮定 ωが核子と強くＩｎｔｅｒａctionするモデルを仮定核内幅は、吸収によりΓ=60MeV 程度に大きくなっている説明すること７８０ＭｅＶのピークは、核外崩壊で Intrinsicな幅と検出器による分解能を示す。縦軸は、ω中間子の素過程での生成断面積を基にした中間子・核子反応モデルによる計算と100shift、10^7 per spillのビーム、ω のアクセプタンス（89％）を仮定したYield 中性子によるＭｉｓｓｉｎｇＭａｓｓとγ線検出器によるInvariant massの測定を同時に行うことで、生成時と崩壊時の”質量”の相関を見て、物理を引き出す。