2021 Fiscal Year Annual Research Report
Search for New Symmetry Violation in Leptons
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18H05226
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
飯嶋 徹 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 教授 (80270396)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早坂 圭司 新潟大学, 自然科学系, 教授 (40377966)
角野 秀一 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (70376698)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / レプトン / 加速器 / 粒子測定技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SuperKEKB/Belle II実験においては、コロナ禍の影響を受けながらも、実験データの収集を継続し、R3年度末までに約270fb-1、R3→R4年度の繰越分の研究完了までには約430fb-1のデータ蓄積を達成した。
物理研究では、B→D(*) τν崩壊のBelle II実験からの最初の結果発表に向けて、解析手法の詳細や系統誤差の評価を詰めるとともに、純レプトニック崩壊B→τνのデータ解析にも着手した。τ崩壊研究では、Belle実験のフルデータを使ったτ→l+γの探索を行い世界最高感度で分岐比上限値を設定し結果を公表した。また世界最高精度でのタウレプトン質量の測定、Belle II実験最初のLFV探索となるτ → l+αの探索を進めた。
実験技術面では、TOPカウンターの運用を継続しつつ、光検出器のモニターシステムを開発し、光電面の劣化を明らかにし対策を講じた。エアロゲルRICH 検出器では、ビーム衝突データを用いたソフトウェア上でのアライメントによる粒子識別性能の向上について調べた。また、将来のアップグレードに向けた研究では、TOPについては、MPPCの動作検証を行い、波形読み出しにより、高バックグラウンド環境下でも、十分な時間分解能が得られることが分かった。エアロゲル RICHでは、エアロゲルの高屈折率・高透明度化のシミュレーション、新型光検出器MPPCの放射線耐性の評価などを進めた。計算機関係では、ファイル情報の管理を行う仕組みをより大量のファイルに対応できるように更新し、同時に扱えるジョブ数向上を図り安定的に数万ジョブが実行可能になった。
一方、J-PARC E34実験に関連する研究では、前年度に引き続いて、超低速ミューオン源の開発とミューオン線形加速器の開発を進めた。特に両者を接続したビームテスト実験の準備を進めた。
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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
Belle II実験の蓄積データ量は、R3年秋に設定した目標値（R4年夏までに610fb-1）よりも低いものの70%程度は達成しており、物理成果への影響はない。また、加速器の衝突性能は世界最高値更新しており、今後はこれまでの運転で明らかとなった課題を解決し、十分な運転時間が確保されれば、所定のB中間子崩壊とタウレプトン崩壊に関する物理成果を得ることが可能と考えている。一方、ミューオンg-2に寄与する量子補正効果の評価を与える電子-陽電子衝突団面積の測定については、これまでに蓄積したデータで十分な精度の結果が得られる見込みである。本研究で主導しているB→D*τν、電子-陽電子衝突団面積の測定の解析も着実に進んでおり、R5年度には結果を公表できる見込みである。また、新しく導入した粒子識別装置（TOPおよびARICHカウンター）についても性能が検証され、将来的な導入を検討している新型光センサーの開発も進んでいる。
J-PARC E34実験に関連する研究では、前年度に引き続いて、超低速ミューオン源の開発とミューオン線形加速器の開発を進めた両者を接続したビームテスト実験の準備を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
SuperKEKB/Belle II実験のこれまでの運転で明らかとなった課題、特に予想よりも高いビーム起因のバックグランドに対する遮蔽や検出器耐性の強化などを図り、より高い衝突性能での運転を確立し、先行実験を上回るデータ量の収集を進める。これと並行して、機械学習などの解析技術の工夫を合わせ、世界最高精度・感度でのデータ解析結果を得ることを目指す。残りの本研究期間では、以下の方針で進める。
物理研究では、B→D(*) τν崩壊や純レプトニック崩壊B→τν、電子-陽電子衝突団面積の測定に関してBelle II実験からの最初の結果導出と論文発表を進める。Belle II実験におけるτ→l+αの探索で得た知見を活用しBelle実験のフルデータを使った同探索を進める。並行してBelle II実験における主要なLFV解析を進行していく。計算機関係では、グリッド認証の仕組み変更があるが、シームレスに物理解析に影響が出ないように対応できる環境を整えていく。LS後、より多くの計算機資源が必要と予想されるため、より効率よく計算機資源を活用していく仕組みを開発する。
実験技術面では、MPPCの放射線耐性強化が必須であり、MPPCのアニーリングおよび冷却機構の開発などを進める。また、読出し用ASICの開発を進め、MPPCと組み合わせることで、ビームテスト等によるエアロゲルRICH検出器としてのデモンストレーションを行う。
J-PARC E34実験に関連する研究では、これまでの研究で開発した超低速ミューオン源とミューオン線形加速器を接続したビームテスト実験を進め、低エミッタンスミューオンビーム生成の検証を行う。
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