Improvement for sensitivity of muon rare decay search with robust and high-efficient trigger system in the high radiation environment

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K13941
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Yoshida Hisataka 大阪大学, 理学研究科, 特任助教(常勤) (20733140)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミューオン / トリガー / 高放射線環境 / 高放射能環境

Outline of Final Research Achievements

I developed the trigger system for the COMET experiment which is aiming to find the muon rare decay process with the world highest intent muon beam at J-PARC. The robust trigger system will contribute to increase of the sensitivity, even in the high radiation environment caused by the high intensity muon beam. I mass-produced the revised front-end electronics boards for the trigger system, and installed them to the real CDC detector. The performance evaluation test has been done with a partial region of the detector, and the system could be satisfy the requirements. In addition, I almost completed the onsite infrastructure for the trigger system operation such as power supplier, cables, network devices and machine to control the system.

Free Research Field

素粒子実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

COMET実験で探索するミューオン電子転換過程は、素粒子の標準理論では禁止されており、もし見つかれば新しい物理モデルの直接的な証拠となりうる非常に重要なプロセスである。しかしながらこの重要なプロセスの探索は、技術的な困難さから、世界を見回しても30年以上新しいプロジェクトが未だ開始していない。世界に先駆けて、日本の施設(J-PARC)で探索を開始することは、素粒子物理学実験において、大きな意味があると考える。本研究は、その探索の感度の向上を狙ったものであり、COMET実験の価値を底上げし、また、技術的にも他のプロジェクトに応用可能な価値のあるプロジェクトであると言える。