Bar-TOPにおける光の 群速度伝播の解析 名古屋大学 高エネルギー物理研究室 松石 武 (Matsuishi Takeru) １．Motivation • 光の波動性の観点から媒質中での光子の伝播形態を見 た時，分散性をもつ媒質中では，光子は波束（wave packet)として記述され群速度（group velocity)で伝播する． • そのことが，TOPの時間分解能にどのような影響を与え るかを知りたい．（波長不定性による効果，σの波長依存 性） • 実際に，今使っているBar-TOPにおいて，計算値が示す 群速度を再現しているか確かめる．(検証) ２．光子の群速度伝播がTOPの時間分解能に与える影響 時間分解能の波長依存性 • 『波長依存性がもつ不定 性が効いてくる．』 • (TOP ) によって記述される． 垂直入射，L=1．73m， ⊿λ=60 10＾-9m ３．Bar-TOPにおける光子の群速度の計算値 • 群速度の定義 角振動数ω=ω(k)： kの2次以上の函数． d vg dk k0 Bar-TOPのω(k)函数 ck 8.2 109 1.44 126109 ck 8.2k 109 1.44 2 126k 109 (k ) レーザー波長λ=406nmのとき vg 1.98108 (m / s) （Bar-TOPの分散曲線） v ph 2.04108 (m / s) ４．TDCモジュールの線形性 • 入力する現実時間とTDCモジュールの出力値の関 係．（Cable delayによる方法を用いた） TDC count （傾き） 0.97878 0.00006 real tim e • TDCモジュールの出力値は上の割合で 現実時間より小さく出力される． ５．実験 Set up 回路系はTOPの室内実験用 と同じものを用いる． ６．光伝播部分の詳細 Radiator Barの両端面にミラーを取り付けレーザー光の反 射回数（=伝播距離)に応じたTDCスペクトラムを得るよう にする． Bar-Size： 200 1000 20mm （ｗｉｄ length depth） 光量： 1事象毎にPMT当たり1光子程度．1mradの拡がり． ７．測定結果 オシロスコープの 波形，及びTDC 分布から，伝播 距離，1m，3m， 5m，･･･17mの光 子を検出したこと を確認． ８．解析 • TDC分布をガウシアンで フィット，中心値を縦軸に， 伝播距離を横軸にとり， 直線の傾きの逆数から算 出． • このとき，先述のTDCモ ジュールの線形性を考慮 し較正を行う． ９．結果 • TDC分布を用いた解析により，以下の値を得る． vbar (1.98830 0.00043 0.00024) 108 (m / s) vair (3.021 0.001 0.021) 108 (m / s) • 統計誤差：TDCのガウス函数のフィット，測定点の直線に よるフィット，モジュールの線形性のフィットの誤差より算 出． 系統誤差：測定状況による誤差．（水平放出角Φの誤差） Bar中の光子は誤差の範囲内で有意に群速度伝播してい ることを確認． 8 vth 1.9810 (m / s)
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