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2020 Fiscal Year Annual Research Report

The most sensitive charged lepton flavor violation search in the world with advanced positron spectrometer

Research Project

Project/Area Number 19J13635
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

宇佐見 正志  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Keywordsミューオンの物理 / 新物理探索実験 / 陽電子ペクトロメータ
Outline of Annual Research Achievements

ミュー粒子が陽電子とガンマ線に二体崩壊する事象は、多くの新物理理論では予言されているものの、未だ実験においては観測されていない事象の一種であり、荷電レプトンフレーバー破れ現象と呼ばれている。スイスにある、ポール・シェラー研究所で準備が進められているMEG II実験はこの事象を世界最高感度で探索し新物理理論の検証を行うことを目標としている国際共同研究である。本研究は特に、MEG II実験のために開発された最先端の陽電子スペクトロメータに関する研究を行い、世界最高感度の新物理探索が可能であることを実証することを目標としてきた。
最終年度である2020年度は、2019年度までに取得したコミッショニングデータの解析、その結果を元にアップデートしたシミュレーションを用いた陽電子スペクトロメータの性能評価、そして得られた性能と今後考えられうるアップデートやデータ取得シナリオ(ビームレートの変更や、検出器運用状態の変化など)を考慮した到達可能感度の見積もりを行った。新たに得られた陽電子スペクトロメータの性能はデザイン段階の値と比べ、角度分解能や再構成効率が下回る結果となった一方で、運動量分解能に関しては解析の改善もあり、デザイン段階の値よりも大幅に良い値を得ることができた。
結果として、最新の陽電子スペクトロメータの性能を考慮した上で、先行実験であるMEG実験よりも一桁高い感度での荷電レプトンフレーバー破れ現象探索が可能であることを示すことができた。2021年にはついに全検出器を用いたエンジニアリングランを開始する予定であり、検出器の最終調整が完了し次第、物理データの蓄積を開始する。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Paul Scherrer Institute(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Paul Scherrer Institute
  • [Int'l Joint Research] INFN (Pavia, Genova, Roma, Lecce, Pisa)/University of Pavia/University of Genova(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      INFN (Pavia, Genova, Roma, Lecce, Pisa)/University of Pavia/University of Genova
  • [Int'l Joint Research] BINP Novosibirsk/Novosibirsk State University(ロシア連邦)

    • Country Name
      RUSSIA FEDERATION
    • Counterpart Institution
      BINP Novosibirsk/Novosibirsk State University
  • [Int'l Joint Research] University of California, Irvine(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Irvine
  • [Journal Article] Timing resolution of a plastic scintillator counter read out by radiation damaged SiPMs connected in series2021

    • Author(s)
      Gianluigi Boca, Paolo Walter Cattaneo, Matteo De Gerone, Flavio Gatti, Mitsutaka Nakao, Miki Nishimura, Wataru Ootani, Massimo Rossella, Yusuke Uchiyama, Masashi Usami, Kosuke Yanai
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 999 Pages: 165173

    • DOI

      10.1016/j.nima.2021.165173

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] MEG II 実験陽電子スペクトロメータに期待される性能と到達可能な探索感度の評価2021

    • Author(s)
      宇佐見正志、他MEG IIコラボレーション
    • Organizer
      日本物理学会76回年次大会(2021年)
  • [Presentation] MEG II 実験陽電子スペクトロメータの性能評価2020

    • Author(s)
      宇佐見正志、他MEG IIコラボレーション
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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