Chương 3 HỆ PHÂN CỰC KẾ MUON CHỦ ðỘNG
5.3.3 Khảo sỏt với sự thay ủổi cổng thời gian
Trong phộp ủo này, chỳng ta thay ủổi cổng thời gian với cỏc giỏ trị khỏc nhau 90, 130, 200, 250, 300 ns. Ở mỗi cổng thời gian, chỳng tụi xỏc ủịnh phõn bố vị trớ bằng cỏch sử dụng toàn bộ cỏc kờnh ADC. Hỡnh 5.11 cho thấy phổ ADC ở ủầu bờn trái của wire-2 ứng với các cổng thời gian khác nhau. Trong trường hợp 90 ns, ta thấy cú một ủỉnh nhọn xuất hiện ở cuối phổ do sự bóo hoà trong việc thu thập ủiện tích với cổng thời gian nhỏ. Năng lượng ngưỡng của phổ cũng tăng nhẹ theo sự thay ủổi của cổng thời gian.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
position(cm)
ADC value(ch)
Hỡnh 5.11: Phổ ADC tại ủầu trỏi của wire-2 với cỏc giỏ trị cổng thời gian khỏc nhau
Thời gian ủược xỏc ủịnh trong thớ nghiệm này là khoảng 90 – 100 ns. Với cỏc cổng thời gian lớn hơn, sự thu thập ủiện tớch nhiều hơn dẫn ủến ủộ phõn giải vị trớ kém hơn. Hình 5.12 trình bày phổ phân bố vị trí trên wire-2 và wire-3 với cổng thời gian 90 ns. Trong hỡnh này, ủộ phõn giải của wire-2 và wire-3 lần lượt là 1.7 và 2.2 mm. ðộ phân giải này là thoả mãn yêu cầu cho thí nghiệm TREK.
0 500 1000 1500
0 500 1000 1500
ADCL w2 tgate=90ns
0 500 1000 1500
0 500 1000 1500
ADCL w2 tgate=130ns
0 250 500 750 1000
0 500 1000 1500
ADCL w2 tgate=200ns
0 250 500 750 1000
0 500 1000 1500
ADCL w2 tgate=250ns
0 250 500 750 1000
0 500 1000 1500
ADCL w2 tgate=300ns
Hình 5.12: Phổ vị trí tại dây số 2 và 3 với cổng thời gian 90ns
Từ thớ nghiệm này, chỳng ta cú thể thấy rằng ủộ phõn giải vị trớ phụ thuộc vào sự thu thập ủiện tớch ủược phản ỏnh thụng qua số kờnh ADC và cổng thời gian.
Trước khi bắt ủầu thớ nghiệm TREK, chỳng ta cần phải tối ưu hoỏ cỏc thụng số về thu thập ủiện tớch và cửa sổ thời gian ủể thu ủược ủộ phõn giải vị trớ tốt nhất cú thể. Với ủộ phõn giải vào cỡ 1mm, thớ nghiệm TREK cú thể ủược tiến hành với sai số toàn phần nằm trong giới hạn ủược ủưa ra ban ủầu.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4
861.8 / 11
Constant 6274.
Mean -0.4744
Sigma 0.1732
position(cm) run214,wire2
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4
830.6 / 12
Constant 6821.
Mean 1.537
Sigma 0.2184
position(cm) run215,wire3
K Ế T LU Ậ N
Hệ phõn cực kế muon ủược sử dụng trong thớ nghiệm JPARC-E06 TREK cú khả năng cung cấp cỏc thụng tin về vết của cỏc hạt muon và positron chuyển ủộng dưới tỏc dụng của từ trường ủược tạo ra bằng hệ thống nam chõm lưỡng cực. Thành phần phõn cực của muon vuụng gúc với mặt phẳng phõn ró (PT) sẽ ủược xỏc ủịnh nhằm kiểm chứng sự vi phạm ủối xứng thời gian trong tương tỏc yếu. Cấu tạo của hệ phân cực kế bao gồm hai bộ phân chính là nam châm lưỡng cực và hệ thiết bị MWDC. Luận văn này ủược thực hiện nhằm mục ủớch kiểm chứng sự ủúng gúp của sai số gây ra do hệ phân cực kế vào trong sai số toàn phần là nằm trong giới hạn cho phép.
Là một thành phần của hệ phõn cực kế, nam chõm lưỡng cực ủược thiết kế nhằm tạo ra một từ trường ủồng nhất dọc theo phương của thành phần phõn cực PT ủể ủo ủạc giỏ trị này, ủồng thời cũng triệt tiờu sự ảnh hưởng của cỏc từ trường ngoài cú thể gõy nhiễu trong quỏ trỡnh phõn tớch. Mục ủớch của luận văn là tiến hành khảo sỏt phõn bố của từ trường bờn trong hệ phõn cực kế nhằm ủảm bảo rằng ủúng gúp sai số của từ trường tạo ra bởi nam chõm từ là chấp nhận ủược. ðể làm ủược ủiều này, tỏc giả ủó sử dụng một flux-gate sensor ủược lắp trờn một hệ thống quột 3D với ủộ chớnh xỏc vị trớ vào cỡ 1mm ủể khảo sỏt sự ủối xứng của từ trường vuụng gúc với mặt phẳng phõn ró. Cỏc hệ số bất ủối xứng ủó ủược tớnh toỏn dựa vào cỏc mặt phẳng ủối xứng nhau qua mặt phẳng trung tõm của hệ phõn cực kế. Kết quả khảo sỏt cho thấy hệ số bất ủối xứng vào cỡ dưới 10–3, giỏ trị này sẽ cũn ủược tiếp tục giảm xuống dưới mức 10–4 bằng cỏch chuẩn hoỏ dựa vào cỏc số liệu phõn ró Kà2 và Kπ2.
Bờn cạnh ủú, ủộ chớnh xỏc trong việc xỏc ủịnh vết của muon và positron bằng MWDC cũng ủó ủược thực hiện trong luận văn. Chựm tia beta phỏt ra từ nguồn Sr90/Y90 chuẩn trực bằng collimator nhụm ủược sử dụng ủể kiểm tra khả năng xỏc ủịnh vị trớ của MWDC bằng phương phỏp phõn chia ủiện tớch. Kết quả khảo sỏt cho
thấy trong ủiều kiện kiểm tra, ủộ phõn giải tốt nhất ủạt ủược là vào cỡ 1-2 mm.
Ngoài ra, trong luận văn này, tỏc giả cũng ủó phỏc hoạ một số ủiều kiện tối ưu nhằm ủạt ủược ủộ phõn giải vị trớ tốt nhất trong việc xõy dựng vết của hạt bằng MWDC.
Tuy nhiên, trong thí nghiệm TREK, hệ phân cực kế sẽ làm việc với các chùm muon và positron có năng lượng cao hơn nhiều so với năng lượng chùm beta của nguồn Sr90/Y90, do vậy nhiều khả năng chỳng ta sẽ ủạt ủược ủộ phõn giải tốt hơn nữa trong thớ nghiệm ủo ủạc thật sự.
Các khảo sát tiếp theo với việc sử dụng chùm tia muon tại TRIUMF trên hệ phõn cực kế thực sự sẽ ủược thực hiện nhằm ủưa ra cỏc ước lượng chớnh xỏc hơn nữa trong thời gian tới. Cùng với các kết quả khảo sát hệ phân cực kế này, nhóm TREK ủang chờ ủợi cỏc kết quả kiểm tra chất lượng chựm tia tại J-PARC, bia dừng chùm kaon tại TRIUMF, hệ detector GEM tại MIT, CsI(Tl) tại Nga,… nhằm hướng tới việc tiến hành thực nghiệm chính thức vào năm 2011.
DANH M Ụ C CÔNG TRÌNH
• Dang Nguyen Phuong, Chary Rangacharyulu (2008), “Is the polarization vector of muon opposite to neutrino momentum vector in Kà3 decay?”, E06 (TREK) Technical Note No.6, KEK, Japan.
• ðặng Nguyờn Phương (2009), “Thớ nghiệm tỡm kiếm sự vi phạm ủối xứng thời gian tại J-PARC”, Hội nghị Khoa học & Công nghệ Hạt nhân toàn quốc lần VIII, Nha Trang, Việt Nam.