\chapter{結論}
\label{chp:7}
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\section{まとめ}
我々は、J-PARC K1.8BRビームラインにおいて$\bar{K}NNN$, $\bar{K}NNNN$, $\bar{K}\bar{K}NN$探索実験及び、$\bar{K}NN$束縛状態のスピン・パリティの測定を目的とした実験を計画している。現在その第一段階として$K^−ppn$の束縛状態の探索実験であるJ-PARC E80実験の準備を進めている。このJ-PARC E80実験では反$K$中間子原子核の崩壊粒子の飛跡検出のために新たに開発したビーム軸方向約2.8~mの大型円筒型ドリフトチェンバー(Cylindrical Drift Chamber, E80-CDC)を建設する。このE80-CDCは反$K$中間子原子核の崩壊粒子の全運動学の測定における、運動量同定に直結する重要な検出器である。

E80-CDCは先行研究であるE15実験で使用したCDC（以下，E15-CDC）の約3倍の体積がある。したがって、これまで使っていた可燃性の充填ガスAr-C$_2$H$_6$の使用について安全面からの懸念がある。そこで、E80-CDCではその代替として不燃性のAr-CO$_2$の混合ガスを用いることを検討している。本論文では、E80-CDCの充填ガスとして使用を検討しているAr-CO$_2$の基本的ガス特性を確認するとともに、これまで使用してきたArC$_2$H$_6$との性能比較を行い、その使用可能性について議論した。

ガス増幅シミュレーションであるGarFieldを用いてE80-CDCのセル構造におけるAr-CO$_2$混合ガス比の変化によるガス増幅率、ドリフト速度、拡散について検討を行った。その結果、Ar-CO$_2$混合ガス比90:10の場合がドリフトチェンバーとしての可動域が大きいこと、ドリフト速度が速いことによりE80-CDCの充填ガスとして最適であるということがわかった。一方で、信号の拡散については、Ar-CO$_2$混合ガス比95:5〜70：30まで変化させたが大きな変化がないことを確認した。この結果と小型のテストチェンバーによる放射線源を用いた試験を実施して得られた、Ar-CO$_2$混合ガス比94:6〜82：18と変化させても十分な検出効率が実現できることを総合的に判断し、E80-CDCのAr-CO$_2$の複数のガス混合比として90:10を用いることが最適であると判断した。

飛跡検出器としての性能を判断するために、すでに稼働中でE80-CDCと同じセル構造を持つE15-CDCにAr-CO$_2$混合ガス比90:10を充填して宇宙線の測定を行った。その結果Ar-CO$_2$ (90:10)は要求性能である検出効率〜97％、トラッキング効率〜97％、位置分解能〜200~$\mu$mを満たすことを明らかにした。したがって、E80-CDCにおいてAr-CO$_2$ (90:10)が使用可能であると結論づけた。

しかしながら改善すべきことが残っている。本来、CDCの各Layer毎で最適のHV値と閾値（ASDのV$_{\text{th}}$とオフライン解析時のTOT閾値）を探索すべきところであるが、本研究では全てのLayerに対して同じHV値と閾値を適用し解析を行なっていた。したがってかくLayerごとに最適なパラメーターを決定する必要がある。また、位置分解能が先行研究で使ってきたAr-C$_2$H$_6$ (50:50)を使用した場合と比べ若干悪かった。これは解析手順により改善可能であると考える。具体的には今回の解析ではXTカーブの補完関数（とその補正関数）として五次関数を用いたが、早いドリフト時間の領域にまだ補正しきれていな成分があることが明らかになった。より正確に補正をするには、単純にはより高次の関数（例えば七次関数）を用いるか、物理的に適切な関数を特定し使用することである。これらを改善することで十分本実験に耐える性能が出せるであろうと考える。

最後に製作が完了したE80-CDCの宇宙線による試験を実施した。本研究で決定したガスArCO$_2$(90:10)を完成したE80-CDCに充填させ、50日かけて目標の印加電圧(-2400$\;$V)まで昇圧した。その後、部分的にASDをつけ、宇宙線によりE80-CDCのFirst Dataを取得した。そのデータから宇宙線のトラックを再構築できた。まだノイズを落としきれていないこともあり定量的な評価が難しいが、充填ガスAr-CO$_2$ (90:10)でE80-CDCが問題なく動作することが確かめられた。

\section{今後の課題}
本研究により、Ar-CO$_2$ (90:10)がE80-CDCに適した混合比でありることが明らかになった。しかしながら上記の通り、HV値、ASDのV$_{\text{th}}$、オフライン解析時のTOT閾値をより詳細に決定する必要がある。これらの決定が喫緊の課題である。また、今回はCDC読み出し回路のを一部に実装した試験のみを実施した。今後E80-CDC全体にCDC読み出し回路を実装したフルコミッショニングを実行する予定である。これらの課題を解決し、2026年度に予定されている反$K$中間子原子核$K^- ppn$探索実験（J-PARC E80）におけるデータ収集を実現する。