Проект измерения электромагнитного формфактора нейтрона в реакции

1. Проект измерения электромагнитного формфакторанейтрона вреакции на коллайдере ВЭПП-2000 Сковпень Кирилл Юрьевич Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН Новосибирск 2007

2. Детектор СНД на e+eколлайдере ВЭПП-2000 Проектная светимость ВЭПП-2000 при 2E= 1 ГэВ Lmax = 1031см-2с-1, при 2E= 2 ГэВ Lmax = 1032см-2с-1 Периметр 24.4 м Время обращения пучка 82 нс Ток пучка 0.2 А Продольный размер пучка 3.3 см Разброс энергии в пучке 0.7 МэВ Два детектора: СНД и КМД-3 Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

3. Детектор СНД на e+eколлайдере ВЭПП-2000 1 – вакуумная камера ВЭПП-2000, 2 – трековая система, 3 – аэрогелевый счетчик, 4 – кристаллы NaI(Tl), 5 – вакуумные фототриоды, 6 – поглотитель, 7-9 – мюонная система, 10 – фокусирующий соленоид ВЭПП-2000 Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

4. Данные по нейтронному формфактору во времени-подобной области Результаты измерений на детекторе FENICE на e+eколлайдере ADONE Получены данные только в области по энергии: Ekin > 10МэВ Измеренное сечение на пороге рождения нейтрон- антинейтронных пар составилопорядка 1 нб, измеренный формфактор составил |Geff|0.4 Сечение Нейтронный формфактор A. Antonelli et al., Nucl. Phys., B517, 1998, 3 Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

5. Нейтрон-антинейтронное событие в детекторе СНД Результаты моделирования в GEANT4 Взаимодействие антинейтронов с веществом детектора Ebeam= 945 МэВ Ebeam= 990 МэВ Зависимость аннигиляционной длины антинейтрона от кинетической энергии частицы в веществах NaI(Tl) и NE-110 Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

6. Нейтрон-антинейтронное событие в детекторе СНД Результаты моделирования Время пролета антинейтрона до различных слоев калориметра в зависимости от энергии частицы При энергии пучка ВЭПП-2000 940 – 950 МэВ времена пролета антинейтронов до первого и второго слоев калориметра достигают от 5 до 10 нс Зависимость временного разрешения счетчика NaI(Tl) от энерговыделения в нем Основные физические фоновые процессы: KL KS pi0  KL 2pi0 pi0 KL KS KL 2pi0 Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

7. Измерение временного разрешения счетчика NaI(Tl) Экспериментальная установка: счетчик NaI(Tl), расположенный между двумя сцинтилляционными счетчиками телескопа Проведение измерений на космических мюонах с энерговыделением в счетчике NaI(Tl) порядка 70 МэВ телескоп NaI(Tl) флэш-АЦП Счетчик NaI(Tl): Детектирующее вещество – кристалл NaI(Tl) из третьего слоя калориметра (10 см х 10 см х 17 см) Регистрирующий прибор – вакуумный фототриод (коэффициент усиления  10, квантовая эффективность  15%) Сигнал оцифровывается на 10-ти битном флэш-АЦП с периодом дискретизации 25 нс Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

8. Измерение временного разрешения счетчика NaI(Tl) Результаты измерений Осциллограмма сигнала Временной спектр Временное разрешение: NaI(Tl)  2.2нс ген  1.0нс Параметры сигнала: длительность фронта порядка 100 нс, амплитуда порядка 200 мВ Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

9. Выделение нейтрон-антинейтронных событий по времени пролета антинейтрона Моделированиe в GEANT4 Усреднение времен срабатываний кристаллов в калориметре с весом h = 1/time , где time - временное разрешение счетчика Кинетическая энергия антинейтрона 5 МэВ Энергетический порог на счетчик 50 МэВ Нейтрон-антинейтронные события События процесса KlKsKl2pi0 Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

10. Выделение нейтрон-антинейтронных событий по их сигнатуре Дополнительные параметры для выделения NNbar событий: (1) Полное энерговыделение (2) Эффективный суммарный импульс (3) Отношение моментов Фокса-Вольфрама H2/H0 (4) Энергия нейтронного кластера … (1),(2) (3) NNbar событие в детекторе СНД (4) По результатам моделирования с использованием нейронной сети можно подавить до 99 % событий фоновых процессов, потеряв до 50 % нейтрон-антинейтронных событий Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

11. Планы • Проведение измерений временного разрешения счетчика NaI(Tl) с использованием новых блоков электроники, которые в данный момент находятся в разработке. • Получение оценки сечений фоновых процессов, по записанным данным на ВЭПП-2М. • Измерение нейтронного формфактора. Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

12. Заключение • Измерено временное разрешение счетчика NaI(Tl) 2 нс на космических мюонах с энерговыделением порядка 70 МэВ. • На моделировании изучены возможности выделения нейтрон-антинейтронных событий по измерению времени пролета антинейтрона, а также возможности выделения данных событий с использованием других параметров, таких как полное энерговыделение, эффективный суммарный импульс, энергия нейтронного кластера и т.д. • На основе полученных результатов измерений и моделирования можно ожидать эффективное выделение нейтрон-антинейтронных событий во всей достижимой области энергий ВЭПП-2000 с рождением нейтрон-антинейтронных пар. Измерение времени пролета антинейтрона позволяет полностью подавить события фоновых процессов, с потерей всего лишь нескольких процентов полезных событий. Без ипользования времени пролета антинейтрона полученная эффективность для нейтрон-антинейтронных событий на моделировании составляет около 50 %, эффективность подавления фоновых процессов – до 99 %. Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции на коллайдере ВЭПП-2000

13. Выделение нейтрон-антинейтронных событий по времени пролета антинейтрона Время первого срабатывания кристалла в калориметре Кинетическая энергия антинейтрона 5 МэВ Энергетический порог на счетчик 50 МэВ Нейтрон-антинейтронные события События процесса KlKsKl2pi0 Сковпень К. Ю. 27.11.2007 Проект измерения формфакторанейтрона в реакции e+e-nnbarна коллайдере ВЭПП-2000

14. Проект измерения формфакторанейтрона в реакции e+e-nnbarна коллайдере ВЭПП-2000 Измерение временного разрешения счетчика NaI(Tl) Проведение измерений на космических мюонах При энерговыделении в счетчике NaI(Tl) порядка 70 МэВ Осциллограмма сигнала Результаты измерений: NaI(Tl)  4.4нс ген  2.6нс Также получено временное разрешение порядка 2 нс с сигналом с фронтом порядка 100 нс Счетчик NaI(Tl): Детектирующее вещество кристалл NaI(Tl) Регистрирующий прибор вакуумный фототриод Параметры сигнала: длительность фронта порядка 800 нс, амплитуда порядка 110 мВ Сковпень К. Ю. 27.11.2007

15. Проект измерения формфакторанейтрона в реакции e+e-nnbarна коллайдере ВЭПП-2000 Моделирование временного разрешения счетчика NaI(Tl) Сковпень К. Ю. 27.11.2007