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Search for new physics with high intensity muon beam and ultra-low material silicon detector

Research Project

Project/Area Number 18K13557
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Ieki Kei  東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任研究員 (10754674)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsミュー粒子 / 素粒子物理実験 / ガス検出器 / シリコン検出器 / 素粒子物理学実験 / ミューオン / レプトンフレーバー
Outline of Final Research Achievements

New physics models such as SUSY-GUT will, if proved, solve the problems which can not be explained by Standard Model of particle physics. Many of those models predict existence of rare muon decay. Goal of this research is to search for this rare muon decay with high intensity muon beam at PSI. We developed an ultra-low material detector which will greatly improve the sensitivity of this research.
We started with testing a prototype of very thin silicon detector. However, the signal size was found to be too small. Therefore, we developed a gas detector RPC as an alternative. We achieved very low material by using carbon (DLC) for electrodes. We successfully developed a prototype detector with high efficiency (90%) and good time resolution (250ps).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発された低物質量のガス検出器を用いれば、現行のミュー粒子の稀崩壊探索において探索感度を向上でき、一桁上の探索感度を目指した将来実験においてもこのような低物質量検出器が必要となります。ミュー粒子の稀崩壊が観測されればこれは新物理の動かぬ証拠となるため、素粒子物理学においてブレークスルーとなる発見と言えます。
また、DLC電極を用いたRPC検出器は低物質量であるために粒子の多重散乱を抑えて高分解能な飛跡測定ができ、また応答が速く高レート環境下での使用に適しているため、近年の大強度加速器を用いた多くの実験で応用できると期待されます。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Paul Scherrer Institute(スイス)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] National Institute for Nuclear Physics/University of Pisa/University of Rome Sapienza(イタリア)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] University of California, Irvine(米国)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] BINP, Novosibirsk/JINR, Dubna(ロシア連邦)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] MEG II 実験の背景事象抑制に向けた超低物質量RPCの読み出しに関する研究2020

    • Author(s)
      山本健介、大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦、恩田理奈
    • Organizer
      第26回 ICEPP シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] MEG II実験の感度向上を目指した 超低物質量ガス検出器RPCの開発 -現状と今後-2020

    • Author(s)
      大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦、恩田理奈、山本健介
    • Organizer
      第26回 ICEPP シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] MEG II 実験の背景事象の抑制に向けた超低物質量 RPC の設計に関する研究2020

    • Author(s)
      大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦、恩田理奈、山本健介
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] MEG II 実験の背景事象抑制に向けた超低物質量 RPC の読み出しに関する研究2020

    • Author(s)
      山本健介、大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦、恩田理奈
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] MEG II 実験におけるバックグラウンド抑制のための超低物質量高速 RPC の開発2019

    • Author(s)
      大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] MEG II 実験の背景事象の抑制に向けた超低物質量 RPC の開発と性能評価2019

    • Author(s)
      大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦、恩田理奈
    • Organizer
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] MEG II 実験背景事象の抑制を目指した超低物質量RPCの開発 -試作機による性能研究-2019

    • Author(s)
      大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦、恩田理奈、山本健介
    • Organizer
      第16回Micro-Pattern Gas Detector研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of ultra-low material RPC for background identification in MEG II experiment2019

    • Author(s)
      Atsushi Oya , Kei Ieki, Atsuhiko Ochi, Rina Onda, Wataru Ootani
    • Organizer
      cLFV2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MEG II実験におけるバックグラウンド検出器としての導入に向けたガス検出器RPCの開発研究2019

    • Author(s)
      大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] MEG II実験におけるバックグラウンド抑制のための超低物質量光速RPCの開発2018

    • Author(s)
      大矢淳史、家城佳、大谷航、越智敦彦
    • Organizer
      第15回Micro-Pattern Gas Detector研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] Muegamma Home Page

    • URL

      https://meg.web.psi.ch/

    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-02-19  

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