γコンバージョン事象を用いた ATLAS内部飛跡検出器の物質量評価 筑波大数理, 高エ研A, 阪大B, 岡山大C, 京都教育大D 松隈恭子，金信弘，林隆康，塙慶太，原和彦，目黒立真, 池上陽一A, 海野義信A, 高力孝A, 寺田進A ,花垣和則B, 中野逸夫C, 高嶋隆一D,他アトラスSCTグループ motivation • ATLAS内部飛跡検出器の物質量評価は、詳細な 運動量測定のために不可欠である。しかし、検出器 内部の複雑なケーブルを等を完全にモンテカルロで 再現するのは限界がある。 • photon conversion事象を用いて、物質量の評価を 行う。 • H→γγや電子のエネルギー測定などの理解にも不 可欠。 Contents • • • • ATLAS内部飛跡検出器 γコンバージョン γコンバージョンの再構成 MC事象を用いた再構成法の研究 – Single Photon Events – Minimum Bias Events • 結果と今後 ATLAS内部飛跡検出器 ATLAS内部飛跡検出器は2Tのソレノイド磁場中に設置 BARREL部 73層 TRT（ストロードリフトチューブ 遷移輻射によりe/p識別が可能） 4層 SCT（マイクロストリップSi） 3層 PIXEL 内部飛跡検出器の物質量（90度方向で約0.4X0) 電子エネルギーの精密測定のために物質量評価が必要 物質量を実際のデータから評価するために γコンバージョン事象をとらえたい γコンバージョン e e - • 物質量に応じてe+e-が生じる • m(e+e-)~2me( 0 実際上) 理想的にe＋ ,e-の飛跡は空間の1点（コンバージョン点）から発生する X-Y平面 R-Z平面 ２つの円は1点で接する 飛跡は1点で接し、かつ平行 実際には、飛跡再構成精度により「接する」を定義する γコンバージョン再構成 e+ er- : r+ r- r+ CC+ Y Conversion point X ConversionPoint r C C C r r XY平面において、電荷の 異なる2つのtrackをそれぞ れ延長した円の中心間に、 円の半径の比でとった点を conversion point とする Single photon eventsによるCUTの設定(XY平面) MC Single photon event(20GeV)を用 いて、γコンバージョン選択のためのカッ トを調整する e+ e- S_Cut 2つの円の半径和と中心間距離の差 S [mm] S S>0 -0.4mm S<0 0.5mm 使用したevent Et =20 GeV (143k) 20GeV のうち、コンバージョンした2粒子のPTの 合計(Pt1+Pt2)が18~20GeVのものを用 いた。 Single photon eventsによるCUTの設定(RZ平面) ΔZ_Cut コンバージョン点に最も近く2つの飛跡が 平行になる点でのZ方向の位置の差 e+ e- ΔZ [mm] ee+ -3mm 3mm Z(Pt1) Z(Pt2) Z ZPt1 ZPt2 Z Single photon eventsによるCUTの設定 Δcotθcut Conversion pointに最も近い点での2粒子のcotθの差。 不変質量が小さいので、Opening angleは小さい。 Δcotθ -0.025 0.025 θ： 粒子の運動量方向と、 Z軸（ビーム軸方向）とのなす角 コンバージョン点の分布(R-Z) Et(γ)=20GeVのsingle photon events ３つのカット（S_Cut,ΔZ_Cut, Δcotθ_Cut）を通過したもの コンバージョン点の分布(X-Y) Et(γ)=20GeVのsingle photon events 全てのZを含む コンバージョン点の動径分布 pixel1 pixel2 pixel3 SCT1 Minimum bias eventsの解析 MiniBiasを用い、より実際 の実験に近い状況でγコン バージョンを確認する。 Δcotθ -0.25 0.25 3mm -3mm Event数 ： 304549events luminosity : 1031cm-2s-1 電荷の異なる全ての trackの組み合 わせを用いる。 S[mm] (電子の要求なし) Cut -0.4＜S＜0.5mm |Δcotθ|＜0.025 |ΔZ|＜3mm ΔZ [mm] ΔZ_Cut Δcotθ_Cut コンバージョン点の分布(R-Z) Minimum Bias Events コンバージョン点の動径分布 荷電粒子のランダムな組み合わせ（BG) pixel1 pixel2 pixel3 SCT1 SCT2 結果と今後 • Single Photon Eventsを用いてコンバージョン点の 再構成を行い、カットを調整した • Minimum Bias Eventsについてγコンバージョンを 探した。電子の要求なしでγコンバージョンを見るこ とができた。(Pixel3層とSCT2層を確認できた) 今後 TRTのみのトラックに対し、TRTやカロリメータからの 電子らしさの要求を加え、SCTを含んだ領域でγコン バージョンの再構成を行う。再構成の効率を評価し 物質量を求める。 back up Pt _Pt (e+,e-) Single photon events Et(γ)=20GeV 18＜(Pt1+Pt2)＜20GeV の加重平均 ： 19.04GeV 不変質量分布(single photon) Minimum Bias Events Δcotθvs S MiniBiasEvents ΔZ[mm] S[mm] -3mm -0.4mm Δcotθ 0.5mm 3mm Δcotθ S[mm] -0.4mm ΔZ[mm] 0.5mm -0.025 0.025 コンバージョン点の分布(X-Y) MiniBiasEvents 不変質量分布(MiniBias) Radiation lengths Pixel コンバージョン確率(η) MINIBIAS mass<10MeV ATLAS内部飛跡検出器 コンバージョンにより生じた電子陽電子対を飛跡検 出器で検出する。 e e e- ATLAS内部飛跡検出器内には2Tの磁場がかかっ ている。 e+ TRT TRT SCT SCT Pixel Y Pixel γ X // Zˆ
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