1. J-PARC における K 中間子原子核探索実験 のための円筒形ドリフト・チェンバー の開発 (J-PARC E15 実験 ) 理研 佐久間 史典 S.Ajimura 1, G.Beer 2, H.Bhang 3, P.Buehler 4, L.Busso 5,6, M.Cargnelli 4, J.Chiba 7, S.Choi 3, C.Curceanu 5,8, D.Faso 5,6, H.Fujioka 9, T.Fukuda 10, Y.Fukuda 11, C.Guaraldo 5,8, T.Hanaki 7, R.S.Hayano 9, A.Hirtl 4, M.Iio 12, M.Iliescu 5,8, T.Ishikawa 9, S.Ishimoto 13, T.Ishiwatari 4, K.Itahashi 12, M.Iwasaki 12, P.Kienle 4,14, J.Marton 4, Y.Matsuda 12, Y.Mizoi 10, O.Morra 5,15, T.Nagae 13, H.Ohnishi 12, S.Okada 12, H.Outa 12, D.Pietreanu 5,8, A.Sakaguchi 1, F.Sakuma 12, M.Sato 11, M.Sekimoto 13, D.Sirghi 5,8, F.Sirghi 5,8, S.Suzuki 13, T.Suzuki 12, H.Tatsuno 9, D.Tomono 12, A.Toyoda 13, E.Widmann 4, T.Yamazaki 9,12, H.Yim 3, J.Zmeskal 4 1 Osaka University, Japan, 2 University of Victoria, Canada, 3 Seoul National University, South Korea, 4 Stefan Meyer Institut fur subatomare Physik, Austria, 5 INFN Sezione di Torino, Italy, 6 Universita’ di Torino, Italy, 7 Tokyo University of Science, Japan, 8 Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, Italy, 9 University of Tokyo, Japan, 10 Osaka Electro-Communication University, Japan, 11 Tokyo Institute of Technology, Japan, 12 RIKEN, Japan, 13 High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Japan, 14 Technische Universitat Munchen, Germany, 15 INAF-IFSI, Sezione di Torino, Italy 1 Physics Motivation J-PARC E15 Experiment CDC Summary 計 48 名、 6 ヶ国、 15 機関

2. Physics Motivation 2 K 中間子原子核は本当に 存在するのか ? QGP neutron star SPS, RHIC, LHC KEK-PS W.Weise NPA553, 59 (1993). E549@KEK-PS FINUDA@DA  NE E548@KEK-PS OBELIX@CERN-LEAR T.Yamazaki, A.Dote, Y.Akiaishi PLB587,167(2004). さらなる実験的証拠が必要

3. 3 J-PARC E15 Experiment 3 He(K -,n) 反応を用いて K-pp 束縛状態を見つけ る K-K- 3 He Reaction 全ての粒子を測定し、 Missing mass spectroscopy と Invariant mass reconstruction により K-pp 束縛状態を見つける Decay K - pp cluster neutron  p p -- Mode to decay charged particles Missing mass Spectroscopy via neutron Invariant mass reconstruction

4. 4 E15 Setup Q7 D4 Q8 FF ES J-PARC K1.8BR Beam Line 1GeV/c K- beam p  p n flight length = 12m mass resolution for K-pp invariant mass  = 19MeV/c 2 (  CDC = 250  m) missing mass  = 12MeV/c 2 (  ToF = 150ps) ToF Wall Cylindrical Detector System Sweeping Magnet

5. 5 Cylindrical Detector System (CDS) ~2m counterRad. Length Target (L 3 He+cell) 1.55% Vtx Chamber (GEM-chamber) 0.27% CDC (He:C 2 H 6 =50:50) 0.48% Solenoid Magnet Hodoscope Counter Cylindrical Drift Chamber Target Chamber L 3 He Target Kaon Decay Veto Counter Z-Vertex Chamber Charge Veto Counter B

6. 6  vtx K-pp vtx p p -- n ~1300MeV/c ~400MeV/c ~150MeV/c ~500MeV/c Event-display for K-pp p p -- binding energy = 100MeV/c 2 Geant4 を用いたシミュレーション 前方 neutron を要求 Calculated using Geant4

7. 7 材質 : アルミニウム、 CFRP 重量 :  100kg ワイヤー数 : 8136 ( 読み出し : 1816ch) 総ワイヤー張力 :  600kg aluminum end-plate CFRP tube (t1mm) aluminum block (x6) 95cm  106cm sense wires: Au-plated W,  30  m field & guard wires: Au-plated Al,  100  m  30cm Cylindrical Drift Chamber (CDC)

8. A1 (3) V1 (2) U2 (2) V2 (2) A3 (2) A2 (2) U1 (2) 8 六角形セル (drift length  9mm) 7 super layers (AUVAUVA) 15 layers (r = 19.05  48.45cm) wire length = 82cm solid angle = 2.6  ＋ : sense wire ＊ : field wire ○ : guard wire Cell Configuration

9. 9 Calculated using garfield-9 A1-1 (inner cell) w/o magnetic field w/ magnetic field (0.5T) 100ns 200ns 100ns 200ns 磁場によって形はあまり変わらない Isochrones of Drift Time A1-1 (inner cell) He:C 2 H 6 = 50:50

10. Gas Mixture Ar:C 2 H 6 = 50:50 rad = 177.6m n e = 50 He:C 2 H 6 = 50:50 rad =679.2m n e = 27 velocity vs. E BELLE CDC Calculated using garfield-9 xt relation 2x10 4 gain He base : V  1.9-2.2kV Ar base : V  2.2-2.5kV Ar:C 2 H 6 = 50:50 を使用 He:C 2 H 5 = 50:50 など He- base のガスの使用も考慮 10

11. 11 Calculated using Geant4 generated at the center of CDS 0<p<1 GeV/c, flat distribution 60<  <120 degree, flat distribution accepted = track with a CDH-hit decay proton>250MeV/c, kaon>150MeV/c, pion>50MeV/c energy loss magnetic field = 0.5T Geometrical Acceptance

12. 12 mass resolutionK-pp  w/o chamber-smearing5.8 MeV/c 2 1.6MeV/c 2 w/ chamber-smearing18.7MeV/c 2 2.5MeV/c 2 expected mass resolution for K-pp and  momentum resolution for , K, p  p/p  10% @p  1GeV/c Calculated using Geant4 Spectrometer Performance

13. 13 test module of HV-distributor test chamber Present Status of CDC 30cm ~100cm CDC の基本設計は済み、 2008 年初頭に完成予定 試作機を作製し、 HV- distributor, preamp-board の テストを行っている 今後、試作機を用いてガ スのテストなどを行う予定 HV preamp

14. 14 Summary J-PARC E15 実験は K 中間子原子核 (K-pp 束縛状態 ) の探索を行う E15 実験の主要な検出器である Cylindrical Drift Chamber は、 2008 年始めに完成予定であり、現在は HV, プリアンプ周りをテス ト機を用いてテストしている E15 実験のスペクトロメーターは、 2009 年始めのビームタイム に向けて着々と準備が進められている Solenoid MagnetTarget System ToF Wall

15. backup 15

16. 16 Detailed Cell Configuration

17. 17 Vertex Resolution x, ｙ K-pp (~10mm)  (~8mm) z K-pp,  (~2mm)