ILCバーテックス検出器のためのシミュレーション 2008,3,10 吉田幸平目次 • • • • • • ILC ILC測定器案 FPCCDバーテックス検出器バーテックス検出器のサポートチューブシミュレーションによる性能評価課題国際リニアコライダー(ILC) •ILCは電子と陽電子を衝突させる線形加速器 •重心エネルギー500GeV •ヒッグス粒子の精密測定 •標準理論を超える物理の探求 (超対称性、余剰次元) ILC測定器案各検出器の役割ミューオン検出器: ミューオンを検出するソレノイド: 磁場をかけるカロリメーター: 中性粒子のエネルギーを測定する e+ e- タイムプロジェクションチェンバーシリコントラッカー: 荷電粒子の飛跡を検出する GLD :アジア LDC :ヨーロッパ ILD SiD :北米 4th :北米図はGLDのものバーテックス検出器バーテックス検出器: 衝突点の最も近傍で、荷電粒子の飛跡を精密に測定する b,c,τを検出できる •6層で2層ずつペアになっている pixel CCD 表裏にCCDを貼付けて 2層ペアになるシリコントラッカーバーテックス検出器 5cm 2cm 13cm 20cm バーテックス検出器ヒッグス機構の検証ヒッグスとの結合ヒッグスとの結合の強さが質量となるので、標準理論のヒッグス機構では、 (ヒッグスとの結合の強さ)∝(質量) の関係が成り立つ質量(GeV) b,c,τがこの直線にのるのかを確かめることができるなぜFPCCDか？ •電子と陽電子の衝突で低エネルギーの電子陽電子ペアバックグラウンドが生成される •ピクセルサイズが標準的な25μm×25μmのセンサーでは、 10%以上のピクセル占有率になる pixel 5μm×5μm •信号蓄積の許容限度を超えてしまう 0.5%に抑えたい時間的方法 20回以上読み出す現代の技術では難しいため実現可能性はまだ示されていない FPCCD 空間的方法 20倍細かいピクセル FPCCD 運動量と衝突係数 y 再近接点ヒット点 x x  x x x IPより遠くからヒット点を螺旋フィッティングしていく (TPC→SIT→VTX)  曲率から運動量を求める半径 x IP 衝突係数 x 衝突係数: IPと再近接点との距離シミュレーションによる性能評価 •運動量分解能 •衝突係数分解能現状での問題点バーテックス検出器が宙に浮いた状態になっている →サポートチューブの影響を考慮していない改善策サポートチューブを入れて, 運動量と衝突係数の分解能を評価するバーテックス検出器のサポートチューブサポートチューブ物質: 内径: 外径: 厚さ: ベリリウムシリコントラッカーベリリウム 6.5cm 6.9cm 4mm バーテックス検出器 < 80mm ?mm 発泡スチロール > 60mm 粒子の発生条件ミューオンをさまざまな運動量、角度θ(0<cosθ<0.9) で飛ばすサポートチューブ 6 4 5 3 cosθ=0.9 2 1 0<cosθ<0.9の理由 cosθ=0ではTPCの電極にあたってしまう cosθ=0.9で6層目まで粒子が通過する cosθ=0 θ 運動量分布 p=5.105GeV,cosθ=0.1 Mean= 5.105 GeV Sigma= 3.8 MeV Mean= 5.105 GeV Sigma= 3.9 MeV 5.08 5.09 5.1 5.11 5.12 5.13 GeV/c サポートチューブなし 5.08 5.09 5.1 5.11 5.12 サポートチューブありサポートチューブの有無で有意な差はない TとSigma,TとSigma/T2の関係をプロットしてみた 5.13 GeV/c 運動量分解能とT T vs sigma/T2 T vs sigma 有意な差はない衝突係数分布 p=5.105GeV,cosθ=0.1 Mean= 0.0000028cm Sigma= 0.00028cm Mean= 0.0000047cm Sigma= 0.00029cm cm サポートチューブなし cm サポートチューブあり有意な差はない TとSigma,TとSigma/T2の関係をプロットしてみた衝突係数分解能とT T vs sigma T vs sigma/T2 有意な差はない課題 •サポートチューブを入れたにもかかわらず、影響が出ないのはおかしい •サポートチューブの影響をさらに綿密に調べ、理解を深める目標 1. より現実的なサポートチューブをシミュレーションに実装する 2. 物理解析に対する影響を評価するバーテックス検出器 pixel CCD 表裏にCCDを貼付けて 2層ペアになる多重散乱 p:運動量 βc:速度 x:厚さ X0:放射長 z:電荷数ｘ T=5GeV cosθ=0.1 で計算すると、ミューオンは p=5.105GeV/c サポートチューブ β=0.99978m/s となり、ベリリウムは θ x=0.402cm X0=35.28cm なので、θ0=2.4x10-4～0.25mrad 0.25mrad程度散乱されると予測される