پیاده ‌سازی طرح مفهومی آشکارساز ردیاب GEM در کد مونت‌ کارلو PandaRoot و بررسی عملکرد آن

دیوانی, نازیلا; فیروزآبادی, محمدمهدی; سایتو, تاکهیکو

doi:10.29252/ijpr.19.2.471

پیاده ‌سازی طرح مفهومی آشکارساز ردیاب GEM در کد مونت‌ کارلو PandaRoot و بررسی عملکرد آن

نویسندگان

نازیلا دیوانی ¹

محمدمهدی فیروزآبادی ²

تاکهیکو سایتو ³

¹ گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه بیرجند، بیرجند مرکز شتاب‌دهنده یون‌های سنگین GSI، دارمشتات، آلمان موسسه هلمهولتز ماینس HIM، ماینس، آلمان

² گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه بیرجند، بیرجند

³ مرکز شتاب‌دهنده یون‌های سنگین GSI، دارمشتات، آلمان موسسه هلمهولتز ماینس HIM، ماینس، آلمان

https://doi.org/10.29252/ijpr.19.2.471

چکیده

آزمایش PANDAیکی از پروژه‌های کلیدی در فراهم کردن امکانات تحقیقاتی آینده برای پادپروتون‌ها و تحقیقات یونی (FAIR) است که در حال حاضر، در دست ساخت در مرکز شتاب‏دهنده GSI، در کشور آلمان است. این آزمایش با داشتن پتانسیل فیزیکی فوق‌العاده، ناشی از در دسترس بودن باریکه‌های سرد پادپروتونی با شدت بالا، قادر به سازوکار برهم‌کنش قوی و پدیده نابودی پروتون- پادپروتون است. این آزمایش به‏ گونه‏ای طراحی شده است که بتواند ذرات حاصله را با دقت و قدرت تفکیک بالا در زوایای بسته و رو به ‏جلو به خوبی ردیابی کند و دستگاه‌‌های آشکارسازی متنوعی را شامل می‌شود. یکی از مهم‌ترین قسمت‌های چیدمان این آزمایش، دستگاه‌‌های ردیابی ذرات بر مبنای آشکارسازهای تکثیر کننده الکترون گازی GEM خواهد بود که در دست مطالعه هستند. در این مقاله، شبیه‏سازی این آشکارساز و چگونگی عملکرد آن با استفاده از روش محاسباتی مونت‏کارلو و کد شبیه‏سازی جیانت 4 بر پایه بسته نرم‏افزاری پانداروت و بر مبنای طراحی مفهومی آن ارائه شده است. کمیت‏هایی مانند بازده، قدرت تفکیک تکانه، طول تابش و کیفیت بازسازی جرم (برای مزون J/Ψ(1S)) برای آن اندازه‏گیری و بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها

آزمایشPANDA

آشکارسازهای GEM

راندمان و قدرت تفکیک تکانه

طول تابش جزئی

بازسازی جرم

عنوان مقاله English

A performance study of the conceptual implementation of the GEM-tracking detector in Monte Carlo simulation

نویسندگان English

N Divani ¹

M M Firoozabadi ²

T Saito ³

چکیده English

PANDA experiment (antiProton ANnihilation at DArmstadt) is one of the key projects of the future FAIR facilities to investigate the reactions of antiprotons with protons and nuclear targets. experiment is designed to serve as a completely extraordinary physical potential due to exploiting the availability of cold and high-intensity beams of antiprotons. One of the significant parts of the set-up consists of gas electron multiplayer tracking systems which are under study and construction. A gas electron multiplier GEM is a type of gaseous ionization detector used as the first forward tracking system behind the central tracker in the setup to improve the measurement of charged particle trajectories with a high resolution in the forward direction. This study is concerned with implementing and developing one typical kind of these systems using Monte Carlo simulation based on the conceptual design and investigation of its performance.

کلیدواژه‌ها English

experiment

GEM detectors

track efficiency and track momentum resolution

fractional radiation length

1. S Spataro, Journal of Physics: Conference Series 331 (2011) 032031.
2. Events generators webpage: http://www.slac.stanford.edu/lange/EvtGen.
3. A Capella et al., Phys. Rept. 236 (1994) 225.
4. M Bleicher et al., J. Phys. G 25 (1999)1859.
5. P Yepes, Nucl. Inst. Meth. A 380 (1996) 582.
6. F Sauli, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 805 (2016) 2.
7. N. Divani-Veis et al., Monte Carlo simulation for the PANDA GEM-tracker, GSI SCIENTIFIC REPORT (2015) 92.
8. S Spataro, Journal of Physics: Conference Series 119 (2008) 032035.
9. S Bianco et al., Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A 654 (2011) 630.
10. Particle Data Group webpage: http://www-pdg.lbl.gov.