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/ 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

• 物質量に応じて e+e- が生じる• m(e+e-)~2me( 　　 0 　実際上 )

-ee

X-Y 平面 R-Z 平面

飛跡は 1 点で接し、かつ平行

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

２つの円は 1 点で接する

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

X

Y Conversion point

e+e-

r-

r+r- : r+

C+

C-

rr

rCCC

Point Conversion

Single photon events による CUT の設定 (XY 平面 )

S

e+e-S_Cut 　2 つの円の半径和と中心間距離の差

S>0 S<0

20GeV

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

使用した event

Et =20 GeV (143k)

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。

S [mm]

0.5mm-0.4mm

Single photon events による CUT の設定 (RZ 平面 )

e+e-

ZZ(Pt1) Z(Pt2)

e+

e-

ΔZ [mm]

3mm

Pt2Pt1 ZZZ

-3mm

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

Single photon events による CUT の設定

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

ΔcotθcutConversion 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。

コンバージョン点の分布 (R-Z)Et(γ)=20GeV の single photon events３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)

全ての Z を含む

Et(γ)=20GeV の single photon events

コンバージョン点の動径分布pixel1

pixel2

pixel3

SCT1

Minimum bias events の解析

Cut-0.4 ＜ S ＜0.5mm|Δcotθ| ＜ 0.025|ΔZ| ＜ 3mm

-0.25 0.25MiniBias 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。

Event 数 ： 304549events

luminosity : 1031cm-2s-1

S[mm]

Δcotθ ΔZ [mm]

3mm 　 -3mm

電荷の異なる全てのtrack の組み合 わせを用いる。 ( 電子の要求なし )

ΔZ_CutΔcotθ_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pixel1

pixel2

pixel3

SCT1

SCT2

荷電粒子のランダムな組み合わせ（ BG)

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-)

18 ＜ (Pt1+Pt2) ＜ 20GeV 　の加重平均 ： 19.04GeV

Single photon events Et(γ)=20GeV

不変質量分布 (single photon)

Minimum Bias Events

Δcotθvs SMiniBiasEvents

S[mm]

Δcotθ

ΔZ[mm]

-0.4mm 0.5mm

-3mm 3mm

S[mm]

ΔZ[mm]

Δcotθ

-0.025 0.025-0.4mm 0.5mm

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。

ATLAS 内部飛跡検出器内には 2T の磁場がかかっている。

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRT

Pixel

SCT

TRTTRT

SCT

Pixel

e+e-

γ

X

Y

ee

Z//