Türk Hızlandırıcı Merkezi’nde süper charm parçacık fabrika dedektörü için tepki ve performans çalışmaları

Abstract

Türk Hızlandırıcı Merkezi (THM) projesinin 5 alt projesi bulunmaktadır. Bunlardan biri, bir yüksek ışınlı enerji geri kazanımlı linak (ERL-energy recovery linac) ve bir charm fabrikası olarak çalışması önerilen halka tipi elektron-pozitron çarpıştırıcısıdır. Bu tez çalışmasında THM’nin e− e + çarpıştırıcısının elektromanyetik kalorimetsesinin performans ve tepki süresi çalışılmıştır. Büyük kristaller tarafından sağlanan bu dedektörün elektromanyetik kalorimetrelerinin performansı, fotonları ayırt etme ve fotonların ve elektronların enerji çözünürlüğünü ölçebilme yetenekleri nedeniyle büyük önem taşımaktadır. Lutesyum-itriyum oksiortosilikat (LYSO) kristal sintilatörleri başlangıçta tıbbi uygulamalar için tasarlandı. LYSO kristalleri, yüksek yoğunlukları, kısa Molie`re yarıçapları, hızlı reaksiyonları ve yüksek radyasyon dayanıklıkları nedeniyle önerilen homojen elektromanyetik kalorimetreler için de idealdir. Bu özelliklere bağlı olarak, LYSO THM Parçacık Fabrikası (THM-PF) dedektörün elektromanyetik kalorimetre kısmı için kullanılacak varsayılır. Bu çalışmada GEANT4 araç takımı yazılımını kullanarak bir grup kristali simüle ettik ve 50 MeV - 2 GeV enerji aralığında çeşitli uzunluklar için enerji çözünürlükleri elde edildi. Kristalin uzunluğuna bağlı olarak sabit enerji çözünürlüğüne katkılar araştırılmıştır. (25 × 25 × 200) mm3 LYSO sintilatör kristallerinden oluşturulmuş 5 × 5 kristal matrisin açıya bağlı ve foton geliş pozisyonunu değiştirmenin enerji çözünürlüğü üzerindeki etkisini analiz ettik.

The Turkish Accelerator Center (TAC) project has 5 sub-projects. One of them is a high-beam energy recovery linac (ERL-energy recovery linac) and a ring-type electron-positron collider proposed to operate as a charm factory. In this thesis, the performance and response time of the Electromagnetic calorimeter of the e− e + collider of THM are studied. The performance of the electromagnetic calorimeters of this detector provided by large crystals is of great significance due to their ability to distinguish photons and quantify the energy resolution of photons and electrons. Lutetium-yttrium oxyorthosilicate (LYSO) crystal scintilators were initially designed for medical applications. Due to their high density, short Molie`re radius, rapid reaction and high radiation hardness, LYSO crystals are also ideal for proposed homogeneous electromagnetic calorimeters. Due to these properties, LYSO is assumed to be used for the electromagnetic calorimeter part of the TAC Particle Factory (TAC-PF) detector. In this work, we simulated a group of crystals by using the GEANT4 toolkit software, and their energy resolutions were obtained for various lengths at an energy range of 50 MeV - 2 GeV. Contributions to the constant term of energy resolution have been investigated based on the length of the crystal. We analyzed the effect on the energy resolution of changing the angle and the photon incidence position of a 5 × 5 crystal matrix constructed with (25 × 25 × 200) mm3 LYSO scintillating crystals.