小川真治、 他MEG IIコラボレーション @日本物理学会 第72回年次大会 2017.03.19 MEG II 実験液体キセノンガンマ線検出器における取得データサイズ削減手法の開発 Development of the data size reduction method for MEG II liquid.

Slides:



Advertisements
Similar presentations
MEG 実験 液体キセノンカロリメータ におけるエネルギー分解能の追究 東大素粒子センター 金子大輔 他 MEG コラボレーション.
Advertisements

村松憲仁 東北大学電子光理学研究センター ELPH研究会 「素粒子・原子核実験における全吸収型 カロリメータの実例と応用」 2015年3月10日 BNL-E787/E949 実験で用いた エンドキャップ純 CsI ガンマ線検出器 1 興味のある方は I-H. Chiang et al., IEEE Trans.
MEG実験アップグレードに向けたMPPC読み出しによる 新しいタイミングカウンターの研究開発
30 March Global Mice Particle Identification Steve Kahn 30 March 2004 Mice Collaboration Meeting.
1 Measurement of f D + via D +   + Sheldon Stone, Syracuse University  D o D o, D o  K -  + K-K- K+K+ ++  K-K- K+K+ “I charm you, by my once-commended.
Y. Karadzhov MICE Video Conference Thu April 9 Slide 1 Absolute Time Calibration Method General description of the TOF DAQ setup For the TOF Data Acquisition.
Mass test of MPPC with a prototype of MEG II liquid xenon detector
MEG 実験 陽電子スペクトロメータの 性能と今後の展望 Yuki Fujii On behalf of the MEG collaboration JPS Hirosaki University 17 th Sep /9/17 日本物理学会@弘前大学 1.
MEG II 実験液体キセノンガンマ線検出器 における再構成法の開発 Development of the event reconstruction method for MEG II liquid xenon gamma-ray detector 小川真治、 他 MEG II
Upgrade of liquid xenon gamma-ray detector in MEG experiment Daisuke Kaneko, the University of Tokyo, on behalf of the MEG collaboration MEG EXPERIMENT.
The Transverse detector is made of an array of 256 scintillating fibers coupled to Avalanche PhotoDiodes (APD). The small size of the fibers (5X5mm) results.
Mar Toshiyuki Iwamoto (ICEPP) JPS 2010 Spring meeting, Okayama University1 MEG 実験による   e  探索 Run2009 東京大学素粒子物理国際研究センター 岩本敏幸 他 MEG コラボレーション.
ハイパー核ガンマ線分光用 磁気スペクトロメータ -SksMinus- 東北大学 大学院理学研究科 白鳥昂太郎 ATAMI.
2 1/March/2015 日本物理学会大70回年次大会@早稲田大学 東大ICEPP 内山雄祐 他 MEG II collaboration.
14/02/2007 Paolo Walter Cattaneo 1 1.Trigger analysis 2.Muon rate 3.Q distribution 4.Baseline 5.Pulse shape 6.Z measurement 7.Att measurement OUTLINE.
Development of Multi-pixel photon counters(2) M.Taguchi, T.Nakaya, M.Yokoyama, S.Gomi(kyoto) T.Nakadaira, K.Yoshimura(KEK) for KEKDTP photon sensor group.
MEG positron spectrometer Oleg Kiselev, PSI on behalf of MEG collaboration.
SiPM を用いたシンチレーションカウンターによる 細分化ポジトロン時間測定器のビーム試験結果 西村美紀 ( 東大 ) 内山雄祐(素セ)、大谷航(素セ)、 M. de Gerone ( Genova Univ. )、 Flavio Gatti(Genova Univ.) 、調翔平(九 大) 他 MEGコラボレーション.
MEG 実験におけるミュー粒子放射崩壊の 測定と利用 日本物理学会第67回年次大会 ICEPP, the University of Tokyo 内山 雄祐.
Setup for hypernuclear gamma-ray spectroscopy at J-PARC K.Shirotori Tohoku Univ. Japan for the Hyperball-J collaboration J-PARC E13 hypernuclear  -ray.
MEG II 実験のための 陽電子タイミングカウンターの開発 PSI でのハイレートビーム試験 Development of Positron Timing Counter with SiPM for MEG-II Experiment Beam Test Result in the high rate.
Prediction W. Buchmueller (DESY) arXiv:hep-ph/ (1999)
Start Counter Collaboration Meeting September 2004 W. Boeglin FIU.
MEG II 実験 液体キセノンガンマ線検出器に用いる 光検出器 MPPC の 実装に向けた最終試験 家城 佳 他 MEG II collaboration + 九大の方々.
MEG 2009 現状と展望 東京大学素粒子物理国際研究センター 岩本敏幸 他 MEG コラボレーション 日本物理学会 2009 年秋季大会 甲南大学岡本キャンパス.
1 MEG 陽電子タイミングカウンタの ビーム中での性能評価と 解析方法の研究 * 内山雄祐 東大素粒子セ, INFN-Genova A, INFN-Pavia B 森俊則 F. Gatti. A,S.Dussoni A,G.Boca B,P.W.Cattaneo B, 他 MEG Collaboration.
MEG 実験用液体キセノン検出器の現状 東京大学素粒子物理国際研究センター 澤田龍 他 MEG カロリメータグループ 2007 年 9 月 24 日 日本物理学会 第 62 回年次大会 北海道大学.
MEG II 実験のための SiPM を用いた 陽電子タイミングカウンターのシミュレーションによる性能評価 Development of the waveform simulation for Positron Timing Counter with SiPM for MEG II Experiment.
MEG II 実験のための 陽電子タイミングカウンター実機建設 Construction of Positron Timing Counter for MEG II experiment 西村美紀(東大) 他 MEGIIコラボレーション 日本物理学会 2015年 秋季大会 大阪市立大学(杉本キャンパス)
Dec.11, 2008 ECL parallel session, Super B1 Results of the run with the new electronics A.Kuzmin, Yu.Usov, V.Shebalin, B.Shwartz 1.New electronics configuration.
1 水质契仑科夫探测器中的中子识别 张海兵 清华大学 , 南京 First Study of Neutron Tagging with a Water Cherenkov Detector.
MEG Run 2008 液体キセノンガンマ線検出器 東京大学 素粒子物理国際研究セン ター 西村 康宏、 他 MEG コラボレー ション 2008 年秋季物理学会@山形大学小白川キャンパス.
Experimental Search for the Decay K. Mizouchi (Kyoto University) (1) Physics Motivation (2) Detector (3) Selection Criteria (4) Branching Ratio (5) Background.
東大素粒子セ, PSI A, UCI B, ETH C 岩本敏幸 A, 内山雄祐, 大谷航, 小曽根健嗣 A, 澤田龍, 名取寛顕, 西口創, 久松康子, 三原智, 森俊則, 山田秀衛 B, M.Schneebeli C, S.Ritt A 内山 雄祐 日本物理学会2006年年次大会 @愛媛大・松山大.
TYPE1 BOARD Type1 boards are compliant with 6U VME standard. Each board receives 16 analog signals from experimental devices. These signals are digitized.
MEG 実験 背景ガンマ線の研究 澤田 龍 MEG コラボーレーション 東京大学素粒子物理国際研究センター 2010 年 9 月 11 日 日本物理学会 2010 年秋季大会 九州工業大学戸畑キャンパス.
1 Electronics Status Trigger and DAQ run successfully in RUN2006 for the first time Trigger communication to DRS boards via trigger bus Trigger firmware.
MEG II 実験液体キセノンガンマ線検出器 に向けた再構成法の研究 Development of the event reconstruction method for MEG II liquid xenon detector 小川真治、 他 MEG II 日本物理学会 2015.
J-PARC における 4  He の生成と構造の研究 東北大学 大学院理学研究科 白鳥昂太郎 for the Hyperball-J Collaboration.
SPring-8 レーザー電子光 ビームラインでの タギング検出器の性能評価 核物理研究センター 三部 勉 LEPS collaboration 日本物理学会 近畿大学 1.レーザー電子光 2.タギング検出器 3.実験セットアップ 4.エネルギー分解能 5.検出効率とバックグラウンドレート.
MEG 実験 2009 液体キセノン検出器の性能 II 西村康宏, 他 MEG コラボレーション 東京大学素粒子物理国際研究セン ター 第 65 回年次大会 岡山大学.
Upgrade of the MEG liquid xenon calorimeter with VUV-light sensitive large area SiPMs Kei Ieki for the MEG-II collaboration 1 II.
Development of UV-sensitive MPPC for upgrade of liquid xenon detector in MEG experiment Daisuke Kaneko, on behalf of the MEG Collaboration µ γ Liquid xenon.
K + → p + nn The NA62 liquid krypton electromagnetic calorimeter Level 0 trigger V. Bonaiuto (a), A. Fucci (b), G. Paoluzzi (b), A. Salamon (b), G. Salina.
マイクロメッシュを用いた 三次元電場構造型μ-PICの開発
MEG Experiment Data Analysis: a status report
K+e+γ using OKA detector
Cecilia Voena INFN Roma on behalf of the MEG collaboration
Liquid Xenon Detector for the MEG Experiment
大強度
Upgrade of LXe gamma-ray detector in MEG experiment
Upgrade of LXe gamma-ray detector in MEG experiment
Upgrade of LXe gamma-ray detector in MEG experiment
On behalf of the GECAM group
Upgrade of LXe gamma-ray detector in MEG experiment
The Silicon Track Trigger (STT) at DØ
Sergey Abrahamyan Yerevan Physics Institute APEX collaboration
Upgrade of LXe gamma-ray detector in MEG experiment
MEG実験アップグレードに向けたSiPMを用いた ポジトロン時間測定器の研究開発
MEG実験の液体Xe検出器について 東大 ICEPP  森研究室 M1 金子大輔.
Timing Counter analysis
HE instrument and in-orbit performance
MEG II実験 液体キセノン検出器の建設状況
Daisuke Kaneko, ICEPP, Univ. of Tokyo on behalf of MEG collaboration
August 19th 2013 Alexandre Camsonne
西村美紀(東大) 他 MEGIIコラボレーション 日本物理学会 第73回年次大会(2018年) 東京理科大学(野田キャンパス)
Trigger operation during 2007 run
Decay Angular Measurement in the MEG Experiment
New Results from the MEG Experiment
Presentation transcript:

小川真治、 他MEG IIコラボレーション @日本物理学会 第72回年次大会 2017.03.19 MEG II 実験液体キセノンガンマ線検出器における取得データサイズ削減手法の開発 Development of the data size reduction method for MEG II liquid xenon detector 小川真治、 他MEG IIコラボレーション @日本物理学会 第72回年次大会 2017.03.19

Table of contents Introduction 2. Data size reduction of LXe detector 3. Summary and prospect

μ→eγ search We search for charged lepton flavor violating decay of muon, μ->eγ. Prohibited in SM, detectable branching ratio in some BSM model Main background is the accidental background. Detector resolutions, especially energy resolution of γ-ray, are important to effectively distinguish the signal event from the accidental background. Signal Background Signal decay Accidental background Radiative muon decay E=52.8MeV back-to-back coincident Dominant background E < 52.8MeV not back-to-back E<52.8MeV not back-to-back coincident

MEG II experiment γ e+ Upgrade of MEG experiment μ+ beam μ+ stopping rate will be doubled 3×107 μ/s → 7×107 μ/s Detection efficiency will improve. Resolutions of all detectors will become half. New detector for background tagging will be introduced Expected sensitivity: 4×10-14 One order of magnitude better than MEG Liquid Xe γ-ray detector Gradient magnetic field γ μ+ beam e+ drift chamber e+ e+ timing counter 2017 2018 DAQ with muon beam Engineering run

LXe detector upgrade top We are upgrading LXe detector for MEG II to significantly improve the performance. MEG MEG II outer γ γ lateral (DS) 2 inch PMT 12×12 mm2 MPPC We will replace 216 2-inch PMTs on the γ-entrance face with 4092 12×12 mm2 MPPCs. Better granularity Better position resolution Better uniformity of scintillation readout Better energy resolution Less material of the γ-entrance face Better detection efficiency lateral (US) inner bottom

Expected performance MEG Significant improvement of all resolutions and efficiency are expected. Detector performance for signal γ-ray MEG (measured) MEG II (simulated) Efficiency 65% 70% Position ~5 mm ~2.5 mm Energy ~2% 0.7 - 1.5% Timing 67 ps 40 - 60 ps log scale Imaging power improves MEG II log scale

Table of contents Introduction 2. Data size reduction of LXe detector 3. Summary and prospect

日本物理学会 (2016年秋季大会), 21aSE-1, 内山 雄祐 より

Online data reduction Detector Several possibilities for data size reduction is being discussed. More efficient trigger. Online data reduction Additional software trigger Online data reduction. Goal : 3M byte /event including all detector This study focus on the XEC whose number of channels increases by a factor of 5. Online data reduction algorithm has to be prepared not to affect the performance of the detector. -> Study by using MC simulation. Electronics Analog waveform WaveDream board 1st level trigger Trigger concentrator board DAQ concentrator board 2nd level trigger Digitized waveform DAQ backend PC Online data reduction Compressed waveform Software trigger PC 3rd level trigger On site Offline cluster Tape archive

Data reduction method No.1: Rebin of the waveform Also used in MEG. Reduce the number of sampling point of the waveform. Keep the maximum sampling speed only around the triggered pulse region. Necessary for precise timing information. Waveform information of time region far from triggered is “rebined”. 1024 points → 320 points (# of p.e. > 40 p.e.) 1024 points -> 128 points (# of p.e. < 40 p.e.) V V μs triggered pulse region μs rebin region

Data reduction method No.2: Online waveform clustering New for MEG II Reduce the number of channel (i.e. granularity) of the readout. Keep the granularity of the channels only around triggered gamma. MPPCs on the inner face are divided in a unit of 4×4 channels. If the pulse height is smaller than a given threshold, waveform from these 16 channels will be summed up and saved as one channel.

Performance of data reduction Data size after compression (arbitrary unit) Performance of the data reduction has been checked. Data size Data size reduction by a factor of 6 has been achieved. 0.54 Mbyte / event with data reduction. (+only 25% from MEG.) Sufficiently small to achieve the goal in MEG II (3 Mbyte /event). Resolutions of reconstructed variables. Confirmed to be the same between w/ and w/o data reduction. Parameter for data reduction was set not to affect single gamma reconstruction. w/o waveform clustering w/ waveform clustering w/o rebin 1.00 w/ rebin 0.22 0.16 reconstructed energy (signal γ) w/o data reduction w/ data reduction MeV

Pileup identification Pileup γ has to be “identified” and effect to the reconstructed variables has to be “eliminated”. Two methods will be used for identification of pileup γ. Number of photoelectron information. Search for a peak in light distribution. Timing information. Search for channels which have different timing. multiple peaks found in light distribution Difference of the timing exists. pileup γ channel near pileup γ signal γ channel near signal γ

Effect of data reduction to pileup identification Pileup identification performance can be affected by data reduction. Information from channels with small photoelectrons is necessary to find low energy pileup. The degradation of the performance exists but limited. Efficiency w/o waveform clustering w/ waveform clustering w/o rebin 69.8% w/ rebin 65.0% ※Inefficiency to signal event (w/o pileup) : ~ 1% for all cases energy distribution (incl. pileup γ) signal γ signal γ + pileup γ (Found) signal γ + pileup γ (NOT found) MeV

Summary and prospect The MEG II experiment searches for μ->eγ decay with the sensitivity of 4×10-14. Total data size among the whole experiment might become a crucial issue for MEG II experiment. Two methods have been developed for data size reduction of LXe detector, and sufficient performance has been confirmed by using MC simulation. These methods will be tested in pre-engineering run at the end of 2017. Implementation to the DAQ software will be needed. Optimization of the parameters of the data reduction can be done with real data.

backup

Data reduction strategy There are two kinds of information which can be reduced since they are not important for γ-ray reconstruction . Time region far from triggered pulse. Photo sensors which have the small number of photoelectrons. V μs

aa signal γ signal γ + pileup γ (that are lost by the data reduction.) signal γ + pileup γ (NOT found even w/o Data reduction)