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2023 Fiscal Year Research-status Report

ミューオンで探る新粒子とレプトンの世代構造

Research Project

Project/Area Number 23K13106
Research InstitutionKyushu Sangyo University

Principal Investigator

上坂 優一  九州産業大学, 理工学部, 特任講師 (60826618)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2028-03-31
Keywordsミューオン / レプトンフレーバー / 新物理探索
Outline of Annual Research Achievements

素粒子の世代やニュートリノに関する謎の解明に向けて、荷電レプトンにおけるフレーバーの破れが重要な示唆を与えることが期待されている。近年においては様々な研究機関で大強度ミューオンビームが使用可能になっており、ミューオンを用いた新物理探索は素粒子模型におけるフレーバー構造へ強い制限を与える。茨城県のJ-PARCでもミューオンを用いた大規模な新物理探索実験が数種類計画されており、近い将来に成果が得られることが有望視されている。そのような状況の中、理論側からミューオンを利用してレプトンのフレーバー構造を調べる新たなアイデアを考案し検討することの重要度は高い。
令和5年度は、特にミューオンを用いる新物理探索として注目されている「ミューオニウム反ミューオニウム転換過程」における磁場の有用性や、「原子核のベータ崩壊」に関する定式化について調べ、論文と学会発表により成果を公表した。また、「ミューオン電子転換過程」の探索において従来と異なる方法で新物理を探索するアイデアについて研究発表を行った。この成果については令和6年度以降に論文としても発表を行う予定である。
加えて、ミューオン原子中のミューオン崩壊で放出される電子の波動関数に関する補正についての研究も進めつつあり、研究目標に向けた準備は順調に整いつつある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ミューオンを含むレプトンに関連する新物理探索や計算手法に関する研究や打ち合わせを広く進めており、研究の目標に向けて順調に知見が集まっている。令和5年度は「ミューオニウム反ミューオニウム転換過程」や「ミューオン電子転換過程」、「ベータ崩壊」に関して研究を行い、それらの成果を論文や学会発表により公表した。

Strategy for Future Research Activity

令和6年度は、令和5年に取り組んだ研究をさらに推し進め、それぞれの新物理探索のアイデアに関してさらに具体的で定量的な評価を目指す。その際、輻射補正などの高次効果を適切に取り入れるため、順天堂大学所属の清准教授らと協力して研究を行う。また、J-PARCで行われる予定のCOMET実験やミューオニウム反ミューオニウム探索実験に関わる実験家と定期的に交流し、現実的な設定の下で探索が上手くいきそうかどうかを調べていく。
令和7年度以降には具体的な素粒子模型に目を向け、注目する新物理過程がどのようなタイプの素粒子模型を制限するのかなどを分類し、より詳細な過程の理解を目指す。

  • Research Products

    (9 results)

All 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Universite Montpellier(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Universite Montpellier
  • [Journal Article] Electron wave functions in beta-decay formulas revisited (II): Completion including recoil-order and induced currents2023

    • Author(s)
      Horiuchi Wataru、Sato Toru、Uesaka Yuichi、Yoshida Kenichi
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2023 Pages: 1, 20

    • DOI

      10.1093/ptep/ptad089

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Insights from the magnetic field dependence of the muonium-to-antimuonium transition2023

    • Author(s)
      Fukuyama Takeshi、Mimura Yukihiro、Uesaka Yuichi
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 108 Pages: 095029-1, 17

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.095029

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Muonium-Antimuonium Conversion (Theory)2023

    • Author(s)
      上坂優一
    • Organizer
      4th International Conference on Charged Lepton Flavor Violation 2023 (CLFV2023)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Theoretical overview of muonium-antimuonium transition2023

    • Author(s)
      上坂優一
    • Organizer
      Key Interactions Bound for the Invisibles 2023
    • Invited
  • [Presentation] 軌道ミューオンのμ-→e-γ崩壊を用いた2光子有効相互作用探索2023

    • Author(s)
      上坂優一
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会
  • [Presentation] 原子核中のミューオン崩壊スペクトルに対するQED輻射補正2023

    • Author(s)
      清裕一郎
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会
  • [Presentation] Muonic and nuclear probes for the lepton flavor structure2023

    • Author(s)
      上坂優一
    • Organizer
      The 2023 Fall Meeting of the Division of Nuclear Physics of the American Physical Society and the Physical Society of Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ミューオニウム反ミューオニウム転換の磁場依存性で探る素粒子模型2023

    • Author(s)
      上坂優一
    • Organizer
      第129回日本物理学会九州支部例会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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