Results from beam tests of PHENIX muon identifier

Abstract

A prototype of PHENIX muon identifier was constructed to investigate the muon detection efficiency and pion/muon rejection rate. The prototype consisted of five detector layers sandwiched by iron slab, and the iron block was set in front of the first slab to simulate the PHENIX north and south muon arms. The test experiment was carried out in KEK (High Energy Acceleration Research Organization) using PI2 beam line, where pion beam is obtained by bombarding an inner target with 12 GeV proton beam. The momentum of beam, 1-4 GeV/c is predefined by the magnetic system acting as a momentum separator, was used in the experiment. The average muon detection efficiencies of each muon arms were obtained as a function of beam momentum, and the efficiency above 96 percent can be expected. The pion/muon rejection rate has been obtained by applying a discriminant analysis to the experimental data and to the PISA (PHENIX Integrated Simulation Application) simulation data with quadratic discriminant function. The pion/muon rejection rate for the north muon arm was obtained to be 1-2 percent and for the south muon arm was to be 1-3 percent in 1-4 GeV/c momentum region.

ミュー粒子検出効率とパイ粒子/ミュー粒子除去率の研究のためにPHENIXミュー粒子同定装置のプロトタイプを構築した。プロトタイプはそれぞれ鉄の平板で挟み込まれた5つの検出器で構成されており、PHENIXの南北ミュー粒子アームを再現するため最初の鉄の平板の前方に鉄のブロックを設置した。テスト実験は高エネルギー加速器研究機構のPI2ビームラインで行い、12GeVの陽子ビームをターゲットに衝突させることでパイ粒子ビームを生成した。運動量分離装置として作動する電磁石システムによって得た1?4GeV/cのビームを用いた。それぞれのミュー粒子アームの平均ミュー粒子検出効率がビームの運動量の関数として得られ、96%より高い検出効率が期待できる。パイ粒子/ミュー粒子除去率は、実験データとPISA(PHENIX Integrated Simulation Application)シミュレーションデータへ、2次判別関数を用いた判別分析を適用することにより得た。1?4GeV/cの運動量領域において、北ミュー粒子アームのパイ粒子/ミュー粒子除去率は1?2%、南ミュー粒子アームでは1?3%であった。