Abstract
PANDA (anti-proton annihiliation at Darmstadt) is planned to be one of the four main experiments at the future international accelerator complex FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt, Germany. It is going to address fundamental questions of hadron physics and quantum chromodynamics using cooled antiproton beams with a high intensity and and momenta between 1.5 and 15 GeV/c. PANDA is designed to reach a maximum luminosity of 2 × 1032 cm−2 s. Most of the physics programs require an excellent particle identification (PID). The PID of hadronic states at the forward endcap of the target spectrometer will be done by a fast and compact Cherenkov detector that uses the detection of internally reflected Cherenkov light (DIRC) principle. It is designed to cover the polar angle range from 5° to 22° and to provide a separation power for the separation of charged pions and kaons up to 3 standard deviations (s.d.) for particle momenta up to 4 GeV/c in order to cover the important particle phase space. This document describes the technical design and the expected performance of the novel PANDA disc DIRC detector that has not been used in any other high energy physics experiment before. The performance has been studied with Monte-Carlo simulations and various beam tests at DESY and CERN. The final design meets all PANDA requirements and guarantees sufficient safety margins.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Article number | 120501 |
| Journal | Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics |
| Volume | 49 |
| Issue number | 12 |
| DOIs | |
| State | Published - Dec 1 2022 |
Funding
This work was supported by the Bundesministerium f\u00FCr Bildung und Forschung (BMBF), HGS-HIRe, HIC for FAIR, the European Community FP6 FAIR Design Study: DIRAC secondary-Beams, contract number 515873, and by the European Community FP7 Integrated Infrastructure Initiative: Hadron Physics2, contract number 227431. We thank DESY, GSI, and CERN staff for the opportunity to use the beam facilities and for their on-site support.
Keywords
- Cherenkov detector
- PANDA
- particle identification
- technical design report
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- Nuclear and High Energy Physics
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In: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics, Vol. 49, No. 12, 120501, 01.12.2022.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
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T1 - Technical design report for the endcap disc DIRC
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N1 - Funding Information: This work was supported by the Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), HGS-HIRe, HIC for FAIR, the European Community FP6 FAIR Design Study: DIRAC secondary-Beams, contract number 515873, and by the European Community FP7 Integrated Infrastructure Initiative: Hadron Physics2, contract number 227431. We thank DESY, GSI, and CERN staff for the opportunity to use the beam facilities and for their on-site support. Publisher Copyright: © 2022 IOP Publishing Ltd.
PY - 2022/12/1
Y1 - 2022/12/1
N2 - PANDA (anti-proton annihiliation at Darmstadt) is planned to be one of the four main experiments at the future international accelerator complex FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt, Germany. It is going to address fundamental questions of hadron physics and quantum chromodynamics using cooled antiproton beams with a high intensity and and momenta between 1.5 and 15 GeV/c. PANDA is designed to reach a maximum luminosity of 2 × 1032 cm−2 s. Most of the physics programs require an excellent particle identification (PID). The PID of hadronic states at the forward endcap of the target spectrometer will be done by a fast and compact Cherenkov detector that uses the detection of internally reflected Cherenkov light (DIRC) principle. It is designed to cover the polar angle range from 5° to 22° and to provide a separation power for the separation of charged pions and kaons up to 3 standard deviations (s.d.) for particle momenta up to 4 GeV/c in order to cover the important particle phase space. This document describes the technical design and the expected performance of the novel PANDA disc DIRC detector that has not been used in any other high energy physics experiment before. The performance has been studied with Monte-Carlo simulations and various beam tests at DESY and CERN. The final design meets all PANDA requirements and guarantees sufficient safety margins.
AB - PANDA (anti-proton annihiliation at Darmstadt) is planned to be one of the four main experiments at the future international accelerator complex FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt, Germany. It is going to address fundamental questions of hadron physics and quantum chromodynamics using cooled antiproton beams with a high intensity and and momenta between 1.5 and 15 GeV/c. PANDA is designed to reach a maximum luminosity of 2 × 1032 cm−2 s. Most of the physics programs require an excellent particle identification (PID). The PID of hadronic states at the forward endcap of the target spectrometer will be done by a fast and compact Cherenkov detector that uses the detection of internally reflected Cherenkov light (DIRC) principle. It is designed to cover the polar angle range from 5° to 22° and to provide a separation power for the separation of charged pions and kaons up to 3 standard deviations (s.d.) for particle momenta up to 4 GeV/c in order to cover the important particle phase space. This document describes the technical design and the expected performance of the novel PANDA disc DIRC detector that has not been used in any other high energy physics experiment before. The performance has been studied with Monte-Carlo simulations and various beam tests at DESY and CERN. The final design meets all PANDA requirements and guarantees sufficient safety margins.
KW - Cherenkov detector
KW - PANDA
KW - particle identification
KW - technical design report
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85144811850&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85144811850&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1088/1361-6471/abb6c1
DO - 10.1088/1361-6471/abb6c1
M3 - Article
AN - SCOPUS:85144811850
SN - 0954-3899
VL - 49
JO - Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics
JF - Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics
IS - 12
M1 - 120501
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