Search of light particles with high-granular detector and intensive beam

• Project/Area Number: 25K01009
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 末原 大幹 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任准教授 (20508387)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮原 房史 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (20532691) ; 田窪 洋介 新居浜工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (50423124) ; 岩崎 昌子 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70345172) ; 坂木 泰仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助教 (80847244)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2027: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2026: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2025: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: ビームダンプ実験 / Axion-like-Particle / 暗黒物質 / シリコンカロリメータ

Outline of Research at the Start

本研究では、KEK入射器の電子ビームラインを用いたALP探索実験(EBES)の検出器をコライダー実験のために開発された微細分割のシリコン電磁カロリメータに置き換え、ミューオンスイープのための電磁石の設置や機械学習によるビーム条件の最適化と合わせて感度を大幅に向上させ、特に他の実験で感度を出しにくい高質量・高結合領域におけるALPの探索を行う。本実験は小規模かつ簡単なセットアップでありながら、KEKの高輝度電子ビームと上述の手法によるバックグラウンド除去技術を組み合わせることで、既存実験を大きく上回り、海外で行われる予定のさらに将来のより大型の実験に匹敵する感度を得ることが可能となる。