ВИПРОБУВАННЯ ПРОТОТИПУ КОМПАКТНОГО

ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО КАЛОРИМЕТРА LUMICAL та вимірювання ефективного радіуса Моль´єра.

 

Х. Абрамович¹, Я. Бенхамму¹, О. Борисов¹, М. Борисова², А. Леві¹, І. Леві¹

 

¹ Тель-Авівський університет, м. Тель-Авів, Ізраїль

² Інститут ядерних досліджень НАН України, м.Київ, Україна

 

            Електромагнітний калориметр LumiCal — це компактний люмінометр, що розробляється для майбутніх електрон-позитронних та електрон-іонних колайдерів. Прототип цього калориметра, що складається з 8 модулів кремнієвих детекторів, вставлених в щілини 1 мм між вольфрамовими поглиначами, було протестовано на прискорювачі DESY з електронними пучками 1-5 ГеВ.

            Метою цього випробування було продемонструвати можливість роботи компактного прототипу вольфрамо-кремнієвого калориметра з пів-міліметровими чутливими шарами, а також, вивчення розвитку електромагнітного каскаду та порівняння його з Монте-Карло (MC) моделюванням.

            Більше семи мільйонів подій було зібрано на електронному пучку з енергіями від 1 до 5 ГеВ, з кроком в 1 ГеВ для різних конфігурацій установки для вимірювання точності положення електромагнітного каскаду, його розвитку в поздовжньому і поперечному напрямках і ефективного радіуса Моль´єра. Встановлено, що прототип демонструє лінійний відгук на енергію пучка. Добре узгодження було знайдено між даними та моделюванням у Geant4.

            Розрахунки радіуса Моль´єра були отримані за допомогою параметризації поперечної форми електромагнітного каскаду. Визначено, що величина ефективного радіуса Моль´єра при енергії електронів 5 ГеВ складає (8.1 ± 0,3) мм [1], і це значення добре відтворюється MC моделюванням — (8.4 ± 0,1) мм.

            Також, було вивчено енергетичну залежність в діапазоні 1-5 ГеВ. Спостерігається невелике зменшення, пропорційне E_inc^{(−0,15 ± 0,04)}, яке пояснюється обмеженою глибиною прототипу та витоками енергії. Ці результати демонструють можливість побудови компактного калориметра, відповідно концептуальній конструкції, яка оптимізована для вимірювання світимості з високою точністю в майбутніх експериментах на e⁺e⁻ колайдерах.

 

[1] H. Abramowicz et. al. Performance and Moli`ere radius measurements using a compact prototype of LumiCal in an electron test beam. Dec 29, 2018 - 16 pages e-Print: arXiv:1812.11426 [physics.ins-det]