Speaker
Description
近年来，高能物理领域对味物理和Higgs物理探测需求不断提高，并且高能正负电子对撞机加速器对撞亮度设计也不断提高. CEPC作为高亮度Higgs粒子和Z粒子工厂，在Z峰值的对撞亮度已达到$10^{36}cm^{-2}s^{-1}$。时间投影室是CEPC TDR中主径迹探测器的重要选型，具有低物质量、低占空比、三维高精度长径迹重建和良好粒子鉴别能力，相对于传统大尺寸Pad型读出采用毫米级设计（如：$1\,mm\times6\,mm$），新发展的高粒度像素型时间投影室技术（Pixel TPC）是目前国际合作组ECFA和LCTPC重要技术研发方向。为满足在高亮度运行时具备高空间分辨率和出色的粒子鉴别（PID）能力，利用Cluster Counting分析技术，可以实现对粒子鉴别的有效提升。为满足物理需求、TPC端盖读出通道数和总功耗等技术参数，本课题组完成模拟优化像素尺寸，并解决了其关键技术问题。
针对该研究热点，通过模拟和实验研究，主要解决以下两个问题：一是像素型读出技术的粒子分辨能力及Cluster Counting数据分析验证，二是保证物理目标前提下，优化设计像素单元读出尺寸。报告将首先介绍自行开发的基于Garfield++和Geant4搭建的CEPC Pixel TPC模拟软件框架。该框架分为数字化和数据重建两个部分，数字化部分对主要的电离、漂移、扩散和读出放大等过程进行了参数化；数据重建部分包括事例查找、径迹重建，并利用簇团计数实现探测器性能的优化。通过探测效率的模拟研究分析了簇团计数的优势。结论给出：径迹重建结果模拟结果以及不同像素单元的PID性能。研究结果显示$\sim500\,\mu m$高颗粒度读出单元下在性能及造价方面的明显优势。该研究已作为CEPC TDR技术设计报告中基准探测器的选择和重要参考，并开展进一步的束流实验及数据分析工作。
