2017 Fiscal Year Annual Research Report
Sensitive Search for New Physics Law with Precision Measurement of Muon Anomalous Magnetic Moment
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15H05742
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
齊藤 直人 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, センター長 (20321763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 瑞樹 九州大学, 先端素粒子物理研究センター, 准教授 (20401317)
三部 勉 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 (80536938)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ミューオン / 標準模型 / 新しい物理法則 / 精密測定 / 精密磁場 / 素粒子実験 / 基礎物理学実験 / 対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミュオン異常磁気能率の精密測定による新物理法則の探索のための実験装置の準備を実施した。前年度に引き続き、ミュオンの崩壊で生じる陽電子の飛跡を測定する陽電子飛跡検出器の開発を推進した。これまでに開発・評価が完了したシリコンストリップセンサーの量産を実施した。並行して、シリコンストリップセンサーと読み出し集積回路を接続した試験モジュールを２台製作し、信号の読み出しが良好にできることを確かめた。これを用いてJ-PARC MLFにてミュオンビームからの崩壊陽電子を計測する性能評価試験を行なった。この試験結果を加味した検出器シミュレーションを構築し、飛跡再構成性能や時間測定性能の評価を行った。その結果、集積回路の時間応答性能の改善が必要となることが明らかになった。これを受けてアナログ回路部分に時間応答性能の改善を施した読み出し集積回路の設計を行った。具体的には性能改善のために、これまでの波形整形回路の後段に微分回路を追加することにした。また、実機ベーン上への実装のしやすさを考慮して、回路のレイアウトや集積回路上のパッド配置を最適化した。万全を期すため、アナログ回路部分のみの試作を実施し、想定される性能が得られるかどうか評価を行い、性能を確認した。ここで見つかった軽微な不具合に修正を施し、最適化を行った上で、アナログ・デジタル混載の読み出し集積回路の改良版を設計した。繰越計画で想定していた通りのスケジュールで集積回路の製作を行うことができた。
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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
当初計画では2017年10月までに読み出し回路試作の評価、読み出し回路最終版の設計を行い、2018年3月までに読み出し回路最終版発注・納品を行う予定であった。ところが、2017年9月、読み出し回路試作の評価を行ったところ、当初のシミュレーションによる予測に反し、時間応答性能の要求値を満たさないことが判明した。研究遂行上、読み出し回路の開発を行うことが不可欠であることから、設計変更を施し再度試作を行う必要が生じた。性能改善のために、これまでの波形整形回路の後段に微分回路を追加することにした。また、実機ベーン上への実装のしやすさを考慮して、回路のレイアウトを最適化した。その後、アナログ回路部のみの読み出し集積回路を試作し、性能評価を行い良好な性能を有することを確かめた。この性能評価の試験結果を元に、アナログ・デジタル回路混載の読み出し集積回路の設計・製作を行なった。設計変更による影響の検討や再試作に時間を要したことから研究に遅延が生じたが、研究期間内に最終的に陽電子飛跡検出器実機を作製するという当初目標には影響がない。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続きシリコン飛跡検出器の開発を中心にミュオン異常磁気能率の精密測定の準備を進める。改良版の読み出し集積回路の製作をするところまで進めたので、今後はこの評価を行ったのち、他の検出器部材の開発と合わせて、陽電子検出器の組み立てを実施する。並行して、J-PARCミュオンビームラインにおいて、ミュオニウム超微細構造測定実験での測定を継続し、新しい手法によるミュオニウム超微細構造測定を確立する。
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