Improvement for sensitivity of muon rare decay search with robust and high-efficient trigger system in the high radiation environment
| Project/Area Number |
21K13941
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉田 学立 大阪大学, 理学研究科, 特任助教(常勤) (20733140)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | ミューオン / トリガー / 高放射線環境 / 高放射能環境 |
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| Outline of Research at the Start |
COMET実験は、電子の200倍重いミューオンという素粒子の未発見の性質を探す実験である。東海村J-PARCの大強度陽子ビームを用いて、大量のミューオンを生成し、その崩壊を調べることで、現在の標準理論の枠組を超えた新しい物理現象の発見を目指している。ミューオンを生成する過程で、大量の放射線も同時に発生するため、高レベルの放射線環境の中でも高効率で信頼性の高い検出器が必要である。本研究では、その検出器の一部である(データの取得を決定する)トリガー機構の開発を行う。深層学習などを用いたアルゴリズムでリアルタイムに高効率でトリガー発行を行うことで、稀な物理事象の探索感度向上を狙う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
茨城県東海村J-PARCにおいて、世界最高強度のミューオンビームを用いたμ稀崩壊探索を行うCOMET実験のためのトリガー機構の開発を行なった。大強度ミュー オンビームに起因する高放射線環境においても、高効率で動作が可能なトリガー機構
を構築することで、探索感度の向上が期待できる。
当該年度は、前年度に改良・量産したトリガー機構のフロントエンドとなる電子回路を用いた動作試験を行なった。また、既存の読み出し電子回路との通信部分の安定性の評価試験を行い、アダプタの改良を行なった。また、検出器実機を用いて、トリガー機構の統合的な動作試験および性能評価を行い、 トリガー発行のために要求される性能を満たすことを確認することができた。予算とスケジュールの関係で、トリガー回路の全数を同時稼働することはできなかったが、同時稼働するための電源やケーブル、ラック、制御機器等のインフラを整備し、本実験へ向けた大きなステップを進められた。
一方、トリガー決定を行う電子回路のFPGAに実装するアルゴリズムの改良の研究も進んだ。FPGA上での深層学習アルゴリズムによるリアルタイムトリガー決定を 実現する手法の評価を開始し、実際にトリガー用フロントエンド電子回路への搭載が実現可能であることを示した。トリガー決定のアルゴリズムの最適化に向けて、大規模なシミュレーション用MCデータの生成を開始し、トリガーレートや効率などの性能評価や、性能向上のためのフレームワークを用意することができた。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
