2022 Fiscal Year Annual Research Report
Search for new physics in particle physics with world-highest sensitivity of neutral kaon experiment
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21H04995
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
南條 創 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40419445)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 正 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 (10283582)
田島 靖久 山形大学, 学士課程基盤教育院, 教授 (50311577)
松村 徹 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (00545957)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 物質宇宙の起源 / CPの破れ / フレーバ物理 / 稀崩壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
KOTO実験では、物質ばかりの宇宙のなぞに迫るべく、中性K中間子のCPを破る崩壊を探索している。この主要な背景事象に、荷電K中間子の崩壊があることがわかったので、この削減に取り組んでいる。荷電K中間子を検出して事象を排除するためには、中性ビーム中に荷電粒子検出器を設置する必要がある。中性粒子が散 乱されると別の背景事象が増えるので、低物質量ながら、高感度の荷電粒子検出器が必要である。このため、厚さ0.2mmのプラスチックシンチレータを用いた超低物質量荷電粒子検出器を考案した。2022年度は、この低物質量荷電粒子検出器の実機を制作した。電子ビームを用いて、最小電離損失ピークに対し光量20光電子数を得た。この1/3の閾値に対して不感率0.04%を得た。時間分解能は1nsであった。16cm角領域全体で得られた光量も10%以内で一様であった。また、可動式トリガーカウンタを準備し、KOTO実験に導入した際の較正に備えた。さらに、磁石により荷電K 中間子をビームの外へ排除する。1Tの永久磁石と磁場戻し鉄を合わせて組み立て、磁石を完成させた。磁場測定も行い、所期の1Tに迫る磁場を確認した。また、2022年度に加速器増強を終え、より高いビーム強度によ る実験を行う予定であり、それに合わせてKOTO実験のデータ収集システムを更新する。データ収集では光ファイバー通信により40Gbpsの速度でデータを送る。これを6台のPCで受信し、CPUとGPUを用いて、データの圧縮、データ解析による事象選択を行う。そののち、後段の1台のPCに一時データを保存し、KEKに送信する。このシステムを実際にJ-PARCに構築し、試験と運用を行なった。また2021年に取得したデータの解析を進め、荷電K中間子背景事象を含む背景事象の評価を進めた。大阪大学でK中間子国際会議を開催し成果を共有した。
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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
荷電中間子背景事象の削減に向け、ビーム中荷電粒子検出器の開発と高速データ取得システムは予定通り2022年度に完成した。磁石の開発は計画以上に進展した。一方で、J-PARCでのビームデータの取得は加速器側のトラブルにより2022年度には行うことができなかった。2023年度に、上記のアップグレードと加速器の増強を合わせて成果を創出したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に取得したデータの解析を進め、2023年度にはブラインド領域の内部を解析し、結果を出す。この解析の中で、新たな問題があれば、今後の方策にフィードバックする。2022年度では加速器の調整が間に合わず、J-PARCでのデータ収集ができなかった。2023年度にデータ収集を行い、実際のビーム環境での検出器とデータ読み出しシステムの性能を評価する。この結果をさらに今後の方策にフィードバックする。
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