2015 Fiscal Year Annual Research Report
素粒子の新しい相互作用の探求をめざした大強度パルスミューオンビームの開発
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25247043
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
三原 智 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, 教授 (80292837)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西口 創 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, 助教 (10534810)
上野 一樹 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, 助教 (20587464)
五十嵐 洋一 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, 研究機関講師 (50311121)
吉田 誠 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, 助教 (70379303)
深尾 祥紀 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, 助教 (80443018)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / 量子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では標準模型を越える新しい物理の探索を目指して行われる大強度パルスミューオンビームを使用したμ-e転換事象探索実験の実験感度を最大化するために必要なミューオンビームを実現するための基礎的研究を遂行した。
平成27年度はミューオンビームを精緻に診断するための検出器として真空中で動作可能な超低物質量ストロー飛跡検出器の開発とビーム粒子のエネルギーを高速かつ高分解能で計測するためのLYSOカロリメータの開発を平行して進めてきた。飛跡検出器の開発に関しては、検出器製作に必要なストローを協力研究者のJINR研究所Tsmalaidzeより供給してもらい、検出器として組み上げるために必要な、張力の最適化、フレームへの取付方法の確立を行った後、実機サイズのプロトタイプ製作を完了させた。カロリメータの開発に関しては、結晶にAPD光検出器を取り付けて組み上げた後、協力研究者であるBINP研究所のGrigorievらによって開発されたAPD用エレクトロニクスを取り付けて基礎的試験を遂行した。試験に際してはスイスPSI研究所の低エネルギービームを使用する機会が得られたため、機器を輸送して電子、ミューオン、π中間子ビームに対する検出器の応答を調べた。これら個々の検出器の開発は予定していたよりも速く進展したため、年度の後半にはストロー飛跡検出器とLYSOカロリメータに新規に開発した波形計測エレクトロニクスを組み合わせた総合試験を東北大学電子光理学研究センターの電子ビームを使用して行った。これによりビーム診断のための検出器システムとして十分な性能を有していることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、ストロー飛跡検出器とLYSO検出器の開発を別々に行い、個々の試験を平成27年度内に遂行することを予定していた。実際には、ストロー飛跡検出器に関しては、（１）ストローの基礎的パラメータの計測と実装方法の開発検討、（２）実機サイスフレームへの装着、（３）真空試験、（４）読出しエレクトロニクスである波形計測デジタイザの開発の全てが平成２８年２月の時点で完了し、検出器単体としての動作試験も完了した。LYSOカロリメータに関しては、（５）結晶検査システムの構築、（６）光センサーを取り付けカロリメータモジュールとして組み上げる、（７）エレクトロニクス開発を遂行する、を予定していた。（５）に関しては海外協力研究者の協力により実現し、（６），（７）に関しては予定していたよりも早く終了し、こちらも平成２８年２月の時点で検出器単体としての動作試験を終了した。これらを踏まえ当初予定していた、２つの検出器を組み上げての総合試験を平成２８年３月に東北大学電子光理学研究センターの電子ビームを使用して繰り上げ実施し、検出器システムが要求されていた性能を満足していることを確かめた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は、平成２８年３月に行った電子ビーム試験結果の解析を行うとともに、成果発表を行う。解析においては、ストロー飛跡検出器、LYSOカロリメータ個々の性能評価も行うとともに、２つの検出器情報を合わせることにより、粒子同定がどこまで可能かの評価も合わせて行う。この評価を行うにあたっては平成２８年度に別途実施したスイスPSI研究所でのカロリメータ性能試験で得られた実測データをもとに、検出器のシミュレーション結果も利用しながら現実的な環境のもとでの性能評価を実現する。
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