S/N 評価

ACカットをcoincidence timeに適用することによってπ⁺, pの除去できることが図3.24か らわかった。しかし同時にK⁺も除去してしまうため、coincidence timeのK⁺ 領域におけ るS/N^比とACカット条件の相関を調べる。ここでS(Signal)^はK^{+ 中間子のイベント数、}

N(Background) はACC、π⁺ 中間子の漏れ込みなどによるバックグランドのイベント数と

し、AC thresholdを変化させたときのS/N値を評価する。アクシデンタルバックグランド

74 第4章 K⁺ 中間子識別解析

図 4.10: AC1 カット条件を変化させた

ときのΛ 残存率：横軸はAC1の thresh-old(th1)を表しており、NPE <th1の条 件を満たした Λ の残存率をプロットして いる。

図 4.11: AC2 カット条件を変化させた

ときのΛ 残存率：横軸はAC2の thresh-old(th2)を表しており、th2 <NPEの条 件を満たした Λ の残存率をプロットして いる。

(ACCBG)の見積もりは、coincidence timeでACC領域を選択し、K⁺ 中間子領域における ACC^{の数を見積もった。}ACC^{はビームバンチ}(2 ns) 毎に来ているものであり、図4.3^領域

のACCBGを平均化し、K⁺中間子領域でのACCBGのイベント数の見積もりを行った。ま

た、AC1, AC2のカット条件をAC1, AC2 threshold（th1, th2）として

AC1<th1 (4.6)

th2<AC2 (4.7)

を選択する。K⁺ 中間子領域は coincidence time(ct) の−1 < ct < 1 ns 領域を選び、その 領域における AC1, 2のカット条件式 (4.6, 4.7)を変化させたときのS/N 比の評価を行った (図4.12, 4.13)。図4.12では、15 PEs<th1では一定のS/N ∼1.0を満たし、th1<15 PEs

領域ではthresholdに対してS/N は単調増加傾向を示すことがわかった。また図4.13では、

S/NはAC2 threshold(th2)に対し単調減少を示す結果となった。

4.2 AC cutにおけるΛ, Σ⁰ 残存率とS/Nの評価 75

図 4.12: AC1 カット条件を変化させた

ときのS_Λ/N 値：横軸はAC1 の thresh-old(th1)を表しており、NPE<th1の条件 を満たした SΛ/N の値をプロットした。

シグナル(SΛ)^{は質量欠損分布の}Λ^ピーク をフィットして得られたイベント数であ り、N はΛ ピーク領域(±3σΛ)領域内に おけるバックグランドのイベント数で評 価をおこなった。

図 4.13: AC2 カット条件を変化させた

ときのS_Λ/N 値：横軸はAC2 の thresh-old(th2)を表しており、th2<NPEの条件 を満たした SΛ/N の値をプロットした。

シグナル(SΛ)^{は質量欠損分布の}Λ^ピーク をフィットして得られたイベント数であ り、N はΛ ピーク領域(±3σΛ)領域内に おけるバックグランドのイベント数で評 価をおこなった。

4.2.4 FOM

ACカット条件におけるΛ, Σ⁰の残存率およびS/N比の値を見積もった。Λの残存率とS/N 比の両方がよくなるようなACカット条件を求める。FOMはΛのイベント数(S)とS/N比

(S/N)の積で定義する。

FOM =√

S/N ×S (4.8)

式(4.8)^はpeak significance^{を意味し、}AC1, AC2^{のカット条件式}(4.6, 4.7)^{を変化させた} ときのFOMの値を見積もった図(4.14, 4.15)。図4.14では、AC2 thresholdを異なる三点 (黒・赤・緑)で固定した状態でFOMのAC1 cut依存性をプロットし、図4.15も同様にFOM

76 第4章 K⁺ 中間子識別解析

図4.14: FOMのAC1カット条件依存性 図：AC1 threshold を変化させたときの FOMのプロット図。黒、赤、緑はAC2^の thresholdを1.0, 2.0, 5.0 PEsと変化させ たときのFOMを表している。

図4.15: FOMのAC2カット条件依存性 図：AC2 threshold ^{を変化させたときの} FOMのプロット図。黒、赤、緑はAC1の thresholdを0.1, 1.0, 3.0 PEsと変化させ たときのFOM^{を表している。}

表4.2: ACカット最適条件を課したときのΛ, Σ⁰ のイベント数、S/N、残存率、FOMの結果 Particles Events S/N Survival ratio FOM

Λ 440 ±26 6.6 0.55 54

Σ⁰ 130 ±18 0.65 1.0 11

total (Λ + Σ⁰) 570 0.62

のAC2 cut依存性をプロットしている。赤・緑・黒のプロット図から、カット条件を変化さ

せるとFOMの値が変化していることが見て取れる。そのため、AC1, AC2の相関を考慮した FOMの最大条件を求めるためにAC1, AC2^{の二次元相関図}(^図4.16)^からFOM^{の最大化条} 件を求める。図4.16では、カット条件式(4.6, 4.7)を同時に満たすイベントを選択しており、

AC1, AC2のthresholdを変化させ、FOMの最大値を取るACカット条件は

AC1<0.175 PEs (4.9)

2.0 PEs <AC2 (4.10)

であることがわかった。