ミューオンのレプトンフレーバー非保存現象からの新物理検証

• Project/Area Number: 15J10695
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 西村 美紀 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ミュー粒子 / 素粒子実験 / レプトンフレーバーの破れ / プラスチックシンチレーター / 半導体光検出器 / スイス：イタリア：アメリカ：ロシア / 国際研究者交流

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、ほぼ本実験と同様の環境下で実際のミューオンビームを用いて、読み出し回路や時間較正方法も含めた試験を行った。前年度に見つかった読み出し回路からのノイズやデッドチャンネルが多いという問題も解決し、期待した時間分解能を得た。
取得したデータとシミュレーションを組み合わせた詳細な調査により測定器の理解を深め、分解能や検出効率を悪化しうるテールイベントの削減にも成功した。
また、陽電子タイミングカウンターのSiPMがはずれてしまうという問題を物理ランの前に発見することができた。追加試験や強化作業によりスケジュールに遅れが出たが、カウンターの強化作業が済めば、陽電子タイミングカウンターはすぐに安定した測定を開始できる状態となっている。
本年度後半にはドリフトチェンバーとタイミングカウンター全体での再構成法も確立し、シミュレーションによる研究でMEG実験に比べて性能が向上することを示した。このように陽電子再構成アルゴリズムは全工程の準備が整い、データが取れ次第すぐに解析を行える状況である。

MEG II実験全体では、他国グループが進めるドリフトチェンバーの建設が遅れているため、エンジニアリングランと物理ランは再来年度の夏に行われる予定である。今後、陽電子タイミングカウンターは、前述したように強度を上げるための追加作業とカウンターの組み立てを続け、並行して時間較正のためのレーザー試験を4月末から実施する。2017年末にはすべてのカウンターの組み立てが終わり、液体キセノンガンマ線検出器とともにエンジニアリングランを行う予定である。その後、測定器の調整を行って、2018年に物理ランを開始する。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 30-ps time resolution with segmented scintillation counter for MEG II (2017)
  • Author(s): Y. Uchiyama, G. Boca, P.W. Cattaneo, F. Gatti, M. Nakao, M. Nishimura, W. Ootani, G. Pizzigoni, M. Rossella, M. Simonetta, K. Yoshida
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 845 Pages: 507-510
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.06.072
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Time resolution of time-of-flight detector based on multiple scintillation counters readout by SiPMs (2016)
  • Author(s): P.W. Cattaneo, M. De Gerone, F. Gatti, M. Nishimura, W. Ootani, M. Rossella, S. Shirabe, Y. Uchiyama
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 828 Pages: 191-200
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.05.038
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A High Resolution Timing Counter for the MEG II Experiment (2016)
  • Author(s): M. Simonetta, G. Boca, P.W. Cattaneo, M. De Gerone, F. Gatti, W. Ootani, G. Pizzigoni, M. Rossella, N. Shibata, Y. Uchiyama, K. Yoshida, M. Nishimura, M. Nakao
  • Journal Title: Proceedings of Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), 2015 IEEE Volume: - Pages: 1-3
  • DOI: 10.1109/nssmic.2015.7581992
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] Search for the lepton flavour violating decay μ+ → e+ γ with the full dataset of the MEG experiment (2016)
  • Author(s): A. M. Baldini, M.Nishimura, et. al.
  • Journal Title: The European Physics Journal C Volume: 76(8) Issue: 8 Pages: 434-434
  • DOI: 10.1140/epjc/s10052-016-4271-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pixelated Positron Timing Counter with SiPM-readout Scintillator for MEG II experiment (2016)
  • Author(s): Miki Nishimura, Gianluigi Boca, Paolo Walter Cattaneo, Matteo De Gerone, Flavio Gatti, Wataru Ootani, Giulio Pizzigoni, Massimo Rossella, Naoya Shibata, Marcello Simonetta, Yusuke Uchiyama, Kohei Yoshida
  • Journal Title: Proceedings of Science Volume: PhotoDet2015
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measurement of the radiative decay of polarized muons in the MEG experiment (2016)
  • Author(s): A. M. Baldini, M. Nishimura, et al
  • Journal Title: The European Physical Journal C Volume: 76 (3) Issue: 3 Pages: 108-108
  • DOI: 10.1140/epjc/s10052-016-3947-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of Positron Timing Counter with SiPM Readout for MEG II Experiment (2016)
  • Author(s): K. Yoshida, G. Boca, P. W. Cattaneo, M. De Gerone, F. Gatti, M. Nishimura, W. Ootani, G. Pizzigonie, M. Rossella, N. Shibata, M. Simonetta, and Y. Uchiyama
  • Journal Title: Proceedings of Science Volume: FPCP2015 Pages: 064-064
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A high resolution Timing Counter for the MEG II experiment (2016)
  • Author(s): M. De Gerone, A. Bevilacqua, M. Biasotti, G. Boca, P.W. Cattaneo, F. Gatti, M. Nishimura, W. Ootani, G. Pizzigoni, M. Rossella, N. Shibata, F. Siccardi, M. Simonetta, Y. Uchiyama, K. Yoshida
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 印刷中 Pages: 92-95
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.11.022
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Test and characterisation of SiPMs for the MEGII high resolution Timing Counter (2016)
  • Author(s): M. Simonetta, M. Biasotti, G. Boca, P.W. Cattaneo, M. De Gerone, F. Gatti, R. Nardò, M. Nishimura, W. Ootani, G. Pizzigone, M.C. Prata, M. Rossella, N. Shibata, Y. Uchiyama, K. Yoshida
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 印刷中 Pages: 145-147
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.11.023
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Performance of Positron Spectrometer (2017)
  • Author(s): Miki Nishimura
  • Organizer: Workshop on Lepton Flavor Physics with Most Intense DC Muon Beams
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2017-03-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MEG II実験における陽電子再構成アルゴリズムの開発 (2017)
  • Author(s): 西村美紀, 他 MEG IIコラボレーション
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] Performance of MEG II Positron Timing Counter Based on Commissioning Run Result (2016)
  • Author(s): Miki Nishimura
  • Organizer: Physics of Fundamental Symmetries and Interactions
  • Place of Presentation: Paul Scherrer Institute,Brugg Switzerland
  • Year and Date: 2016-10-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MEG II実験における陽電子時間再構成法の研究 (2016)
  • Author(s): 西村美紀, 他 MEG IIコラボレーション
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] MEG II 実験陽電子タイミングカウンターのコミッショニング ―エンジニアリングラン最初の結果― (2016)
  • Author(s): 西村美紀
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] MEG II 実験のための陽電子タイミングカウンター実機建設 (2015)
  • Author(s): 西村美紀
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学杉本キャンパス（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] Pixelated Positron Timing Counter with SiPM-readout Scintillator for MEG II experiment (2015)
  • Author(s): Miki Nishimura
  • Organizer: International Conference on New Photo-detectors
  • Place of Presentation: Troitsk, Russia
  • Year and Date: 2015-07-06
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] MEG Official Home Page
  • URL: http://meg.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/index.html