Search for muonium to anti-muonium conversion
| Project/Area Number |
22KJ3122
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| Project/Area Number (Other) |
21J00903 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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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 | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
岩井 遼斗 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ミューオニウム / 精密測定 / マイクロ波分光 / 新物理 / 荷電レプトン数 / レーザー / ビーム物理 / X線検出器 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の手法では反ミュオニウムの負ミュオン崩壊から反ミュオニウム検出を行っていたが、背景事象により実験感度が厳しく制限されてきた。そこで本研究では異なる手法から探索する。一つは変換した反ミュオニウムをレーザーでイオン化し、負ミュオンだけを輸送し直接検出するという手法である。もう一つは、ミュオニウム微細構造の精密測定から、反ミュオニウムが与える微小な準位エネルギーへの寄与を調べる方法である。本研究ではJ-PARCにおける大強度パルスミュオンビームを用いて実現可能であるこれらの手法を用いて探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミューオニウムー反ミューオニウム変換事象を捉える一つの手法として、ミューオニウム精密測定において微小な準位エネルギーのずれを観測するという手法がある。本年度は将来におけるミューオニウム精密測定のための実験装置を設計した。具体的には基底状態の超微細構造を精密に測定するための新しいマイクロ波キャビティを設計した。またシミュレーションを用いて実験全体のシミュレーションを行い、J-PARCの世界最大強度パルスミューオンビームと合わせて用いることにより先行実験より優れた統計・系統精度で測定できることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ミューオニウム超微細構造を精密に測定するためにマイクロ波分光を用いる。本年度はそのために必要な新しいマイクロ波キャビティの設計、および実験全体のシミュレーションをおこなった。
現在J-PARCにて準備が行われているミューオニウム超微細構造測定実験（MuSEUM実験）で使用されているマイクロ波キャビティは円筒形であるのに対し、将来的には箱型へとアップグレードすることによって系統的な精度を上げることが期待されている。本年度ではこの箱型キャビティの設計を行い、シミュレーションを用いて高精度でミューオニウム超微細構造測定できることを示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
箱型のマイクロ波キャビティの設計は完了しているため、今後は実機を製作し実験に導入する計画である。まず本年度は過去に制作されている円筒形キャビティを用いてJ-PARCの世界最大強度パルスミューオンビームを用いて測定を行い、史上最も高い統計精度でミューオニウム超微細構造を決定する。本年度は箱型キャビティ導入の準備も並行して行い、来年度にさらに系統誤差を改善するためにこのキャビティ用いる。
さらに別のミューオニウムー反ミューオニウム変換事象探索手法として、反ミューオニウムをレーザーイオン化して負ミューオンを直接検出する方法も検討している。負ミューオンを直接検出する技術は現在までのところ確立されていないが、負ミューオンが物質中に捕獲される際に放出する特性X線を利用することで可能であると考えており、この技術を実証する。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Present status of J-PARC MUSE2023
Author(s)
Shimomura K、Koda A、Pant A D、Natori H、Fujimori H、Umegaki I、Nakamura J、Tampo M、Kawamura N、Teshima N、Strasser P、Kadono R、Iwai R、Matoba S、Nishimura S、Kanda S、Takeshita S、Yuasa T、Yamazaki T、Miyake Y、Kobayashi Y、Oishi Y、Nagatani Y、Ikedo Y、Higemoto W、Ito T
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 2462
Issue: 1
Pages: 012033-012033
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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