PSI muEDM 实验的 muon 触发探测器的构建与表征
摘要
我们介绍了用于瑞士 Paul Scherrer Institute (PSI) 的 muon 电偶极矩 (muEDM) 实验开发的 muon 触发探测器 (MTD) 的升级设计、制造和束流测试结果。该实验旨在将 muon EDM 测量灵敏度提高三个数量级以上，超越当前由 BNL Muon 实验 established 的上限。精确识别存储 solenoid 入口处可存储的 incoming muon 是必不可少的，因为 MTD 必须迅速触发脉冲磁场 kicker 以将 muons 聚焦于 solenoid 中心区域的弱聚焦磁场中进行存储。MTD 由两个子系统构成：厚度为 \SI{0.1}{mm} 的塑料扫描器“门探测器”，由四个硅光子多极管 (SiPM) 读出；厚度为 \SI{5}{mm} 的 CNC 铣削塑料扫描器“active aperture 探测器”，由六个 SiPM 读出。通过接受度研究优化了 active aperture 探测器的几何结构，以最大化存储效率和背景抑制效率。集成的快速电子学在 anti-coincidence 条件下（即在门中检测到 muons 但未在 aperture 中检测到）生成 LVTTL 触发信号，确保仅触发用于 EDM 测量的可存储 muon 事件。该系统在 PSI E1 束流线上使用 \SI{22.5}{MeV/\textit{c}} muons 在缩放下条件下进行测试，以表征探测器响应和触发性能。开发了包含详细光子传输和 SiPM 响应建模的 Geant4 模拟，复现了测量得到的事件拓扑， agreement 为 。这些结果验证了探测器设计，表明 MTD 已准备好部署在完整的 muEDM Phase-1 setup 中。
引用
@article{arxiv.2603.27483,
title = {Construction and characterization of a muon trigger detector for the PSI muEDM experiment},
author = {Guan Ming Wong and Tianqi Hu and Samip Basnet and Chavdar Dutsov and Siew Yan Hoh and David Höhl and Xingyun Huang and Timothy David Hume and Alexander Johannes Jäger and Kim Siang Khaw and Meng Lyu and Ljiljana Morvaj and Jun Kai Ng and Angela Papa and Diego Alejandro Sanz Becerra and Philipp Schmidt-Wellenburg and Yusuke Takeuchi and Yonghao Zeng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.27483},
year = {2026}
}
备注
36 pages, 19 figures