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2020 Fiscal Year Annual Research Report

荷電粒子を伴う中性K中間子崩壊を通じた新物理探索のための検出器開発

Research Project

Project/Area Number 20K14488
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

清水 信宏  千葉大学, 大学院理学研究院, 助教 (60869395)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2021-03-31
KeywordsK中間子 / 稀崩壊 / J-PARC
Outline of Annual Research Achievements

J-PARC KOTO実験は、標準理論で強く抑制されているK中間子の崩壊事象、KL→π0ννの観測を通じて,新物理の探索を行うことを目的としている。その中で、本採択課題の目的は、KOTO検出器を改良し、荷電粒子の精密測定を可能にすることである。その最初のステップとして、近年明らかになった荷電K中間子が引き起こす背景事象を削減する検出器開発を行った。KOTOビームラインは、電荷を帯びた粒子は、途中の磁石で除去されるようデザインされている。しかしながら、中性のKL中間子がビームラインの壁と相互作用することで、微量の荷電K中間子がKOTO検出器に入り、背景事象となる。令和二年度は、この背景事象を削減するため、KOTO検出器の入り口に設置する上流荷電Veto検出器(UCV)の開発・試験・運用を行った。UCVは、荷電粒子がシンチレーションファイバーを通過して生成した光子をMPPCで検出し、電気信号へと変換する仕組みをもつ。2019年に製作したプロトタイプで得た反省を踏まえ、7月にデザインを開始し、シンチレーションファイバーの性能評価、エレクトロニクス・メカニクスの開発を経て、11月に実機が完成した。12月は、東北大学の電子ビームを用いたテストを行い、性能検査を行った。予定していた荷電粒子の不感率として、5%未満が達成されることが示された。2021年2月には、J-PARCの実地での運用が始まり、KOTOビームラインの中で、想定していた性能が得られることが確認された。本検出器の開発により、既知の背景事象はついに抑え込める段階へ至った。

  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Study of the KL→π0νν Decay at the J-PARC KOTO Experiment2021

    • Author(s)
      J. K. Ahn, et al.
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW LETTERS

      Volume: 126 Pages: 121801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.121801

  • [Journal Article] First search for KL → π0γ2020

    • Author(s)
      N. Shimizu, et al.
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW D

      Volume: 102 Pages: 051103

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.051103

  • [Presentation] 光学望遠鏡フォローアップ観測に向けた宇宙ニュートリノ観測装置IceCubeによるオンラインmultiplet信号の研究2021

    • Author(s)
      清水 信宏
    • Organizer
      日本物理学会2021年春大会
  • [Presentation] KOTOビームラインに含まれる荷電 K 中間子のフラックス測定2020

    • Author(s)
      清水 信宏
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋大会
  • [Presentation] Search for New Physics via the KL→π0νν decay at the J-PARC KOTO experiment2020

    • Author(s)
      N. Shimizu
    • Organizer
      ICHEP2020
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-12-27  

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