Development of a high performance ASIC for the precise time measurement of the muon anomalous magnetic moment

• Project/Area Number: 24K00641
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 佐藤 優太郎 新潟大学, 自然科学系, 助教 (30751573)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岸下 徹一 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, 准教授 (80789165) ; 藤田 陽一 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, 専門技師 (80391720)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2027: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2026: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 素粒子実験 / ミューオン / 半導体検出器 / シリコン検出器 / ASIC

Outline of Research at the Start

ミューオンの異常磁気能率(g-2) の実験値と標準理論の予言値は5.1標準偏差の乖離があり、素粒子標準理論を越える物理の兆候ではないかと注目を集めている。この素粒子標準理論からの乖離問題に対して、新しい実験的知見を得るため、大強度陽子加速器施設J-PARC において独自の実験手法でミューオンg-2 を測定する実験を計画している。本研究では、時間分解能および時間的に近接した2 粒子の信号の分離能力を改善したシリコンストリップ検出器用読み出しASIC(特定用途向け集積回路) を開発して、ミューオンg-2 の測定精度が向上できることを示す。