The most sensitive charged lepton flavor violation search in the world with advanced positron spectrometer
| Project/Area Number |
19J13635
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宇佐見 正志 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | ミューオンの物理 / 新物理探索実験 / 陽電子ペクトロメータ / 検出器コミッショニング / 軌跡検出器 / 時間検出器 / 再構成アルゴリズム / 検出器運用 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、多くの新物理理論においては実験で観測可能な確率で生じ得ることが予言されているものの、未だに観測されたことのない事象の一種である、ミュー粒子がガンマ線と陽電子に二体崩壊する事象を世界最高感度で探索する。この事象を実験によって発見することはすなわち、新物理の発見と同義であり、発見されなくとも、その崩壊分岐比に上限をかけることで新物理理論に制限を加えることが出来る。特に申請者は最先端の陽電子検出器の運用・データ取得・データ解析を主導・遂行する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミュー粒子が陽電子とガンマ線に二体崩壊する事象は、多くの新物理理論では予言されているものの、未だ実験においては観測されていない事象の一種であり、荷電レプトンフレーバー破れ現象と呼ばれている。スイスにある、ポール・シェラー研究所で準備が進められているMEG II実験はこの事象を世界最高感度で探索し新物理理論の検証を行うことを目標としている国際共同研究である。本研究は特に、MEG II実験のために開発された最先端の陽電子スペクトロメータに関する研究を行い、世界最高感度の新物理探索が可能であることを実証することを目標としてきた。
最終年度である2020年度は、2019年度までに取得したコミッショニングデータの解析、その結果を元にアップデートしたシミュレーションを用いた陽電子スペクトロメータの性能評価、そして得られた性能と今後考えられうるアップデートやデータ取得シナリオ（ビームレートの変更や、検出器運用状態の変化など）を考慮した到達可能感度の見積もりを行った。新たに得られた陽電子スペクトロメータの性能はデザイン段階の値と比べ、角度分解能や再構成効率が下回る結果となった一方で、運動量分解能に関しては解析の改善もあり、デザイン段階の値よりも大幅に良い値を得ることができた。
結果として、最新の陽電子スペクトロメータの性能を考慮した上で、先行実験であるMEG実験よりも一桁高い感度での荷電レプトンフレーバー破れ現象探索が可能であることを示すことができた。2021年にはついに全検出器を用いたエンジニアリングランを開始する予定であり、検出器の最終調整が完了し次第、物理データの蓄積を開始する。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Timing resolution of a plastic scintillator counter read out by radiation damaged SiPMs connected in series2021
Author(s)
Gianluigi Boca, Paolo Walter Cattaneo, Matteo De Gerone, Flavio Gatti, Mitsutaka Nakao, Miki Nishimura, Wataru Ootani, Massimo Rossella, Yusuke Uchiyama, Masashi Usami, Kosuke Yanai
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
Volume: 999
Pages: 165173-165173
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The laser-based time calibration system for the MEG II pixelated Timing Counter2019
Author(s)
Boca G.、Cattaneo P.W.、De Gerone M.、Francesconi M.、Galli L.、Gatti F.、Koga J.、Nakao M.、Nishimura M.、Ootani W.、Rossella M.、Uchiyama Y.、Usami M.、Yanai K.、Yoshida K.
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
Volume: 947
Pages: 162672-162672
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Positron Reconstruction Algorithms for MEG II Pixelated Timing Counter2019
Author(s)
Masashi Usami, Gianluigi Boca, Paolo Walter Cattaneo, Matteo De Gerone, Flavio Gatti, Mitsutaka Nakao, Miki Nishimura, Wataru Ootani, Massimo Rossella, Yusuke Uchiyama, Kosuke Yanai, Fedor Ignatov
Organizer
Physics of fundamental Symmetries and Interactions 2019
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Study on Time Offset Effect for Scintillation Detectors with Series-Connected SiPM Readout2019
Author(s)
Kosuke Yanai, Gianluigi Boca, Paolo Walter Cattaneo, Matteo De Gerone, Flavio Gatti, Mitsutaka Nakao, Miki Nishimura, Wataru Ootani, Massimo Rossella, Yusuke Uchiyama, Masashi Usami
Organizer
Physics of fundamental Symmetries and Interactions 2019
Related Report
Int'l Joint Research
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