Search for new physics using charged pion decay
| Project/Area Number |
19K03888
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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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 | High Energy Accelerator Research Organization (2021-2022)
Okayama University (2019-2020) |
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Principal Investigator |
伊藤 慎太郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (40780549)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | パイ中間子 / ミューオン / 暗黒物質 / 荷電パイ中間子 / 精密測定 / 稀崩壊事象 / ニュートリノ / タウ粒子 / B中間子 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、カナダのTRIUMFで行われたPIENU実験にて得られたパイ中間子データを用いて、標準理論を超えた崩壊過程を探索することを目的としている。特に、ステライルニュートリノなど重いニュートリノを伴う崩壊過程やマヨロン粒子を伴う崩壊過程といった新物理による事象を観測することを目指している。検出器の改良や精密な解析により、過去の実験よりも10倍以上高い感度で新物理の探索を行うことができる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
カナダのTRIUMF研究所にて行われたPIENU実験は、パイオンの崩壊分岐比を精密に測定することで、新物理の検証を行うことを目的とした実験である。本実験では、2012年までビームタイムを行い、その結果、過去にTRIUMFで行われた実験よりも30倍以上の統計が得られた。そして、2015年に一部のデータを用いた解析が完了し、過去の実験よりも2倍高い精度で崩壊分岐比を求めることができた。現在、全データを用いた崩壊分岐比の解析が間も無く完了しようとしている。一方で、PIENU実験にて得られたパイオンデータを用いた精密なエネルギースペクトラム解析は、標準理論を超えた物理を直接探索することができる。本研究課題は、パイオンデータをより精密に解析し、標準理論を超えた新物理による事象をより高い精度で探索することを目標としている。2022年度はこれまでの経験を さらに発展させ、B中間子を用いた新物理の探索まで物理を広げることができた。そして、B中間子の研究に関しては日本物理学会にて研究成果を発表した。
なお、これまでの研究結果をもとに、PIENU実験を改良し、大幅な感度の改善を目指した新実験が計画中である。昨年の5月にスイスのPSI研究所にて、新実験を行うことが採択された。今後、新実験を設計していく上で、PIENU実験の経験は非常に重要な情報となる。新実験の計画書に関してはarXivに投稿済みである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初はパイ中間子のみの研究であったが、それをより発展させて、ミューオンやB中間子にまで広げることができたためである。加えて、当初の予定よりも多く研究結果を学術論文で発表できたためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の経験より、ミューオンを用いた新たな研究のアイディアに辿り着いた。よって、2023年度は新しいアイディアにもとづいた研究を行うため、引き続き海外の協力研究者とコンタクトを取り、研究を進めていく。また、コロナの制限も緩和されると予想されるので、カナダのTRIUMFへ行き、より密な打ち合わせも行いたいと考えている。
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Report
(4 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Observation of e+e- → ω χ bJ and search for Xb →ωΥ(1S) at √ s near 10.75 GeV2023
Author(s)
I. Adachi, …, K. Hayasaka, …, T. Higuchi, …, T. Iijima, …, K. Miyabayashi,…, Y. Ushiroda et al. (Belle II Collaboration)
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Journal Title
Phys. Rev. Lett._
Volume: 130
Issue: 9
Pages: 91902-91902
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Measurement of the Ω_c^0 lifetime at Belle II2023
Author(s)
F. Abudinen, …, K. Hayasaka, …, T. Higuchi, …, T. Iijima, …, K. Miyabayashi,…, Y. Ushiroda et al. (Belle II Collaboration)
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Journal Title
Phys. Rev. D
Volume: 107
Issue: 3
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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