Калибровка времяпроекционной камеры эксперимента HARP и измерение сечений рождения адронов в адрон-ядерных взаимодействиях на тантале и свинце для проектирования нейтринной фабрики

• Автор: Большакова, Анастасия Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Благодарности

В первую очередь я хочу поблагодарить Нефедова Юрия Анатольевича, моего научного руководителя, за постановку достижимых задач и помощь в их реализации, за терпение и мудрое руководство всей моей работой и написанием текста диссертации. Результаты, представленные в этой диссертации, являются результатами наших общих исследований.
Особенную благодарность мне хотелось бы выразить моим коллегам из группы HARP-CDP Фридриху Дидаку, Йоргу Вотчаку, Георгию Александровичу Шелкову, Игорю Романовичу Бойко, Алексею Сергеевичу Жемчугову и Михаилу Ивановичу Госткину за постоянную помощь в работе, обсуждение каждого этапа работы и результатов и моральную поддержку.
Я отдельно благодарю Игоря Бойко за прочтение и коррекцию предварительной версии моей диссертации.
Я благодарю всех физиков коллаборации HARP, участвовавших в постройке детектора и наборе данных.
Большое спасибо сотрудникам НЭОФЭЧ Лаборатории Ядерных Проблем Дмитрию Наумову, Елене Наумовой, Алексею Красноперову, Светлане Земсковой, Олегу Самойлову, Светлане Биктемеровой, Максиму Гончару, Андрею Шешукову, Артему Чуканову, Вячеславу Ли и секретарю нашего отдела Ирине Ивановне Сидоркиной за дружескую поддержку и помощь в преодолении разных жизненных трудностей.
Я благодарю директора Лаборатории Ядерных Проблем Александра Григорьевича Ольшевского за предоставленную возможность работать в этой лаборатории.
Я очень признательна моим оппонентам Виктору Ивановичу Крыш-кину и Евгению Афанасьевичу Строковскому за полезные обсуждения и советы по улучшению читаемости настоящей диссертации.

Наконец, я благодарю своих друзей, маму и мужа за постоянную поддержку и тепло.

Оглавление
Введение
1 Эксперимент HARP
1.1 Физические цели эксперимента HARP
1.1.1 Нейтринная фабрика
1.1.2 Генераторы адронных взаимодействий по методу
Монте-Карло
1.1.3 Атмосферные нейтрино
1.1.4 Предсказание нейтринных пучков в экспериментах
К2К и MiniBooNe
1.2 Описание установки HARP
1.2.1 Пучок для эксперимента HARP
1.2.2 Детекторы пучковой части
1.2.3 Триггерные детекторы
1.2.4 Спектрометр больших углов
1.2.5 Спектрометр малых углов
1.3 Заключение к главе
2 Калибровка время-проекционной камеры
2.1 Конструкция ТРС
2.2 Характеристики газа
2.3 Считывающая электроника
2.4 Нормализация амплитуд импульсов сигнальных электродов
2.5 Реконструкция кластеров и треков
2.6 Коррекция искажений в ТРС
2.6.1 Дрейф электронов в активном объеме ТРС
2.6.2 Два метода определения параметров искажений
2.6.3 Статические искажения
2.6.4 Динамические искажения
2.6.5 Результаты коррекции статических и динамических
искажений
2.6.6 Коррекция остаточного искажения импульса
2.7 Характеристики ТРС
2.7.1 Точность азимутальных координат

2.7.2 Точность продольной координаты и разрешение полярного угла
2.7.3 Разрешение рт и идентификации заряда
2.7.4 Разрешение по dE/dx
2.8 Заключение к главе
3 Реконструкция событий
3.1 Аппроксимация траекторий в ТРС
3.1.1 Обобщенный метод наименьших квадратов
3.1.2 Начальное приближение
3.1.3 Численное моделирование
3.2 Идентификация частиц
3.2.1 Алгоритм идентификации
3.2.2 Сравнение данных с моделированными спектрами
3.2.3 Процедура коррекции спектров Монте-Карло
3.2.4 Коррекция моделированного спектра электронов
3.2.5 Коррекция моделированного спектра дейтронов
3.2.6 Процедура идентификации частиц
3.3 Заключение к главе
4 Измерение сечения рождения вторичных частиц в протон-и пион-ядерных взаимодействиях на танталовой и свинцовой мишенях
4.1 Метод определения сечения
4.2 Пучок и мишени
4.3 Систематические ошибки
4.4 Сечения рожения частиц при взаимодействии адронов с танталовой и свинцовой мишенями
4.5 Сравнение выходов заряженных пионов на различных мишеняхЮО
4.6 Сравнение результатов с другими экспериментами
4.6.1 Сравнение с результами Е802
4.6.2 Сравнение с результами Е910
4.6.3 Сравнение с результами коллаборации HARP
4.7 Заключение к главе
Заключение
Литература

тем записывались все сигналы на выходе с тестируемого и всех других электродов. После этого был создан алгоритм коррекции для подавления нежелательных, сопровождающих основной, сигналов, причиной которых являются перекрестные помехи. Эффекты от перекрестных помех были исправлены только частично, неустраненный эффект от них дает ограничение на точность измерений координаты ф.
2.4. Нормализация амплитуд импульсов сигнальных электродов
Для точного определения координаты г ф и измерения ионизационных потерь dЕ/Ах необходимо нормализовать амплитуды импульсов сигнальных электродов. Это достигается внесением поправок на зависимость газового усиления от времени и на различие коэффициентов усиления разных предусилителей.
Относительное изменение газового усиления в районе чувствительных проволок пропорционально относительному изменению плотности газа (для небольших колебаний плотности газа):
тг-кТ' m
где G - это газовое усиление на чувствительных проволоках, р - плотность газа, а К ~ константа пропорциональности. Константа К характеризует процесс образования лавинного пробоя в окрестности чувствительной проволоки. Точное значение должно быть измерено отдельно для каждой газовой смеси и конфигурации электрического поля. Для газовых смесей, обычно применяемых в ТРС, это константа меняется от -3 до -8 /26/. Для ТРС HAR.P значение К — —5,1. Оно было использовано для коррекции всех амплитуд изменений газовой плотности, происходивших из-за изменения давления или температуры. Стабильность амплитуды импульсов сигнальных электродов после коррекции составляла ±4%. Она была одинакова для двух методов измерения: общего, амплитуда определялась из &Е/<х и отдельно для каждого электрода, амплитуда для которых измерялась из амплитуды минимальной ионизации.
Коррекции на разную внутреннюю чувствительность сигнальных электродов определялись с помощью калибровки отклика на усредненный ионизирующий заряд от распада 83mKr /27/. К сожалению, теоретическая точность нормализации этим методом (1%) достигнута не была из-за перекрестных помех между сигнальными электродами. В процессе процедуры определения нормализации амплитуды каждого сигнального электрода были выявлены и отмечены шумящие и неработающие электроды. Такие электроды были исключены из дальнейшего анализа.