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 『波長依存性がもつ不定 性が効いてくる．』 によって記述される． 時間分解能の波長依存性 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． Bar-TOP の ω(k) 函数 レーザー波長 λ=406nm のとき （ Bar-TOP の分散曲線）

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 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 ： mm （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． 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．