重光子搜索实验的硅顶点跟踪器

重光子搜索（HPS）是位于托马斯·杰斐逊国家加速器设施（JLab）的一个新的专用实验，用于在 20-500~MeV/c$^{2}$ 质量范围内搜索与普通物质弱耦合的大质量矢量玻色子——重光子（亦称暗光子，\Aprimebold{}）。\Aprimebold{} 可在入射电子与靶中带电原子核相互作用时辐射产生，从而进入重光子相对长寿命的大片开放参数空间，导致位移顶点。HPS 使用主动冷却的硅微条传感器与快速读出电子学，置于靶正下游且位于偶极磁铁内部，以相对较小探测器覆盖大接受度，搜索这些位移的 \Aprimebold{} 衰变为 e$^+$e$^-$ 的过程。典型粒子动量为 0.5-2~GeV/c，每层跟踪 0.7\% $\mathbf{X_0}$ 的低材料预算是限制主导的多次散射不确定度并有效分离衰变顶点与瞬发 QED 三重态本底过程的关键。实现所需的低质量接受度需将硅边缘置于距电子束仅 0.5~mm 处。这导致局部击中率高于 4~MHz/mm$^2$，辐射水平高于 $\mathbf{10^{14}}$ 1~MeV 中子等效 /cm$^2$ 剂量。纳秒级击中时间对排除来自近乎连续的 CEBAF 加速器束流、与 \Aprimebold{} 衰变产物无关的非同步击中至关重要。为避免过度的束流-气体相互作用，跟踪探测器置于加速器束流真空包络内，并可伸缩以在束流偏移时安全操作。本报告将讨论 2015 年春季首次取数期的设计、建造及首批性能结果。