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Advance in a Search for Muon-Electron Conversion in a Nuclear Field with an Innovative Experimental Method

Research Project

Project/Area Number 17H01128
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Aoki Masaharu  大阪大学, 理学研究科, 教授 (80290849)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三宅 康博  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別教授 (80209882)
清矢 良浩  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80251031)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥44,590,000 (Direct Cost: ¥34,300,000、Indirect Cost: ¥10,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Fiscal Year 2018: ¥15,080,000 (Direct Cost: ¥11,600,000、Indirect Cost: ¥3,480,000)
Fiscal Year 2017: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
Keywords荷電レプトン・フレーバ非保存 / ミュー粒子 / 稀崩壊 / 素粒子実験 / 放射線検出器
Outline of Final Research Achievements

A muon to electron conversion (mu-e conversion) is heavily suppressed in the Standard Model of particle physics (SM), but in many new frameworks with physics beyond the SM the existence of the process with sizable branching ratio is expected. The experimental research for the mu-e conversion is very important and urgent. We aimed to search for the mu-e conversion, and developed a novel experimental technique using a high-purity high-intensity pulsed proton beam from J-PARC RCS. In order to realize a physics measurement as early as possible, the improvements of a high-burst tolerance radiation detector and the development of a new beam-profile monitor specially designed for the pulsed beam were performed. We have prepared for the physics data taking once the beam line becomes available.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々は、mu-e転換過程探索実験の重要性と、物理測定の早期実現やそれに続く段階的な物理感度の向上を強く訴え、実験の実現に向けて具体的に行動してきた。近年国内外のミュー粒子基礎実験分野が大きく活性化されており、我々の活動が与えた影響は非常に大きいと考える。
本研究を通して、博士号2件、修士号5件を輩出した。博士号取得者はmu-e転換過程探索実験の分野で国際的に活躍しており、ミュー粒子研究分野の国際的な発展と若手人材の育成に大きく寄与した。

Report

(4 results)
  • 2020 Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(61 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 9 results) Presentation (47 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 10 results) Remarks (1 results)

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      Teshima N.、Aoki M.、Higashino Y.、Ikeuchi H.、Komukai K.、Nagao D.、Nakatsugawa Y.、Natori H.、Seiya Y.、Truong N.M.、Yamamoto K.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 999 Pages: 165228-165228

    • DOI

      10.1016/j.nima.2021.165228

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      A. Aguilar-Arevalo, (12名略), S. Ito, 他10名
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 103 Pages: 052006-052006

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.052006

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    • Author(s)
      A. Aguilar-Arevalo, (12名略), S. Ito, 他12名
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 102 Pages: 012001-012001

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.012001

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    • Author(s)
      A.Aguilar-Arevalo et al.
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 101 Pages: 052014-052014

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.052014

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      A.Aguilar-Arevalo et al.
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 798 Pages: 134980-134980

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2019.134980

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      N. Kawamura, M. Aoki, J. Doornbos, T. Mibe, Y. Miyake, F. Morimoto, Y. Nakatsugawa, M. Otani, N. Saito, Y. Seiya, K. Shimomura, A. Toyoda, T. Yamazaki
    • Journal Title

      Progress of Theoretical Experimental Physics

      Volume: 2018

    • DOI

      10.1093/ptep/pty116

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      R.E. Mischke, A. Aguilar-Arevalo, M. Aoki, M. Blecher, D.I. Britton, D. vom Bruch, D.A. Bryman, S. Chen, J. Comfort, S. Cuen-Rochin, L. Doria, P. Gumplinger, A. Hussein, Y. Igarashi, S. Ito, S. Kettell, L. Kurchaninov, L.S. Littenberg, C. Malbrunot, T. Numao, D. Protopopescu, A. Sher, T. Sullivan, D. Vavilov
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      A proceedings of CIPANP2018

      Volume: CIPANP2018

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  • [Journal Article] Precision Measurement of the $\pi$$^+$$\rightarrow$$e^+$$\nu$$_e$ Branching Ratio in the PIENU Experiment2017

    • Author(s)
      Ito Shintaro、Aguilar-Arevalo A、Aoki M.、Blecher M.、I. Britton D、A. Bryman D、vom Bruch D、Chen S.、Comfort J.、Cuen-Rochin S、Doria L.、Gumplinger P.、Husseina A.、Igarashi Y.、Kettell. S.、Kurchaninov L.、Littenberg L.、Malbrunot C.、E. Mischke R、Numao T.、Protopopescu D.、Sher A.、Sullivan T.、Vavilov D.
    • Journal Title

      Proceedings of Science

      Volume: 294 Pages: 034-034

    • DOI

      10.22323/1.294.0034

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      T. Sullivan, A. Aguilar-Arevalo, M. Aoki, M. Blecher, D.I Britton, D.A Bryman, D. vom Bruch, S. Chen, J. Comfort, S. Cuen-Rochin, L. Doria, P. Gumplinger, A. Hussein, Y. Igarashi, S. Ito, S.H Kettell, L. Kurchaninov, L.S Littenberg, C. Malbrunot, R.E Mischke, T. Numao, D. Protopopescu, A. Sher, D. Vavilov
    • Journal Title

      Hyperfine Intractions

      Volume: 238 no. 1, 3 Pages: 3-3

    • DOI

      10.1007/s10751-016-1367-5

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  • [Journal Article] Search for massive neutrinos in π+→e+νeπ+→e+νe decay2017

    • Author(s)
      S. Ito, A. Aguilar-Arevalo, M. Aoki, M. Blecher, D.I. Britton, D.A. Bryman, D.vom Bruch, S. Chen , J. Comfort, S. Cuen-Rochin, L. Doria, P. Gumplinger, A. Hussein, Y. Igarashi, S. Kettell, L. Kurchaninov, L. Littenberg, C. Malbrunot, R.E. Mischke, T. Numao, D. Protopopescu, A. Sher, T. Sullivan, D. Vavilov
    • Journal Title

      Hyperfine Interactions

      Volume: 238 no 1, 3 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1007/s10751-016-1375-5

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  • [Presentation] ミュオン電子転換過程探索実験--DeeMe--:準備状況(15)2021

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      山本和弘, 青木正治, Douglas Bryman 他35名
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  • [Presentation] J-PARC MLF D2エリアにおけるミューオン軌道上崩壊の運動量スペクトルの解析2021

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      手島菜月, 青木正治, 東野祐太 他18名
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      青木正治, Douglas Bryman, 東野祐太, 池内響輝 他34名
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      小向倖平, 青木正治, 河村成肇, 手島菜月, 三原智, 三宅康博, 長尾大樹, 名取寛顕, 西口創, 清矢良浩, 下村浩一郎, Patrick Strasser, 高橋拓也, 山本和弘, 山崎高幸
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      手島菜月, 青木正治, 東野祐太, 池内響輝, 河村成肇, 小向倖平, 三原智, 三宅康博, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 清矢良浩, 下村浩一郎, Patrick Strasser, 高橋拓也, Nguyen Minh Truong, 山本和弘, 山科晴太, 山崎高幸
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      高橋拓也, 青木正治, 阿部尚也, 池内響輝, 小向倖平, 清矢良浩, 手島菜月, 高橋俊晴, Nguyen Minh Truong, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 東野祐太, 三原智, 山科晴太, 山本和弘, 他DeeMeコラボレーション
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      東野祐太, 青木正治, 阿部尚也, 池内響輝, 小向倖平, 三原智, 清矢良浩, 高橋拓也, 高橋俊晴, 山本和弘, 山崎高幸
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      清矢良浩, 青木正治, Bryman Douglas, 東野祐太 他35名
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      高橋拓也, 青木正治, 阿部尚也, 清矢良浩, 手島菜月, 高橋俊晴, Nguyen Minh Truong, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 三原智, 山本和弘, 他DeeMeコラボレーション
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      手島菜月, 青木正治, Douglas Bryman, 河村成肇, 金正倫計, 牧村俊助, 明午伸一郎, 三部勉, 三原智, 三宅康博, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 沼尾登志男, Pranab Saha, 齊藤直人, 清矢良浩, 志垣賢太, 下村浩一郎, 新郷裕太, Patrick Strasser, 高橋拓也, Nguyen Minh Truong, 山本風海, 山本和弘, 山崎高幸, 吉中晴香, 他9名
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      青木正治, Douglas Bryman, 河村成肇, 金正倫計, 牧村俊助, 明午伸一郎, 三部勉, 三原智, 三宅康博, 森本史明, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 沼尾登志男, Pranab Saha, 清矢良浩, 下村浩一郎, Patrick Strasser, 高橋拓也, 手島菜月, Nguyen Minh Truong, 山本風海, 山本和弘, 山崎高幸, 吉中晴香, 他12名
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      清矢良浩, 青木正治, 河村成肇, 金正倫計, 牧村俊助, 明午伸一郎, 三原智, 三宅康博, 森本史明, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 沼尾登志男, Pranab Saha, 志垣賢太, 下村浩一郎, 新郷裕太, Patrick Strasser, 手島菜月, Nguyen Duy Thong, Nguyen Minh Truong, 山本風海, 山本和弘, 山崎高幸, 吉中晴香 他11名
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
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  • [Presentation] DeeMe実験で用いられる読み出しエレクトロニクスの較正2018

    • Author(s)
      吉中晴香, 青木正治, 清矢良浩, Nguyen Minh Truong, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 三原智, 手島菜月, 森本史明, 山本和弘, 吉田学立, 元石尊寛, 斎藤直人, 三宅康博, 下村浩一郎, 河村成肇, Patrick Strasser, 五十嵐洋一, 古谷優子, 新郷裕太
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] μ-e転換過程探索実験 DeeMe における DIO バックグラウンドの評価2018

    • Author(s)
      森本史明, 青木正治, 清矢良浩, 長尾大樹, Nguyen Minh Truong, 中津川洋平, 名取寛顕, 手島菜月, 吉中晴香, 山本和弘, 他DeeMeコラボレーション
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] DeeMe実験におけるDIO測定の解析2018

    • Author(s)
      長尾大樹, 青木正治, 中津川洋平, 清矢良浩, 古谷優子, 吉中晴香, 名取寛顕, 山本和弘, 手島菜月, 森本史明, Nguyen Duy Thong, Nguyen Minh Truong, 河村成肇, 下村浩一郎, 西口創, 三原智, Patrick Strasser, 吉田学立, 元石尊寛, 新郷裕太, 齊藤直人, 三宅康博, 五十嵐洋一
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ミューオン原子核の新しい物理反応の探索について2018

    • Author(s)
      名取寛顕, 三原智, 青木正治, 東城順次, 清矢良浩, 山本和弘, MyeongJae Lee, 三宅康弘, 河村成肇, 上野一樹, 中澤遊, 長尾大樹, 手島菜月, 森本史明, 吉中晴香, Beomki Yeo, Truong Minh Nguen
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] μ-e転換過程探索実験DeeMeに用いられる高レート耐性MWPCの改良と性能評価2018

    • Author(s)
      手島菜月, 青木正治, 阿部尚也, 清矢良浩, 高橋俊晴, Nguyen Minh Truong, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 三原智, 森本史明, 山本和弘, 吉中晴香, 他DeeMeコラボレーション
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
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  • [Presentation] DeeMe -- Yet another experiment to search for muon to electron conversion2017

    • Author(s)
      Masaharu Aoki on behalf of DeeMe Collaboration
    • Organizer
      The 2017 Tamura Symposium -- Lepton and Baryon Symmetry
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DeeMe, an experiment searching for mu-e conversion using fast extracted proton beam at J-PARC2017

    • Author(s)
      Hiroaki Natori, M. Aoki, Y. Seiya, K. Yamamoto, Y. Nakatsugawa, D. Nagao, N. Teshima, F. Morimoto, Y. Furuya
    • Organizer
      Korean Physical Society 2017 Spring Meeting
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DeeMe Experiment Search for Muon to Electron Conversion at J-PARC MLF2017

    • Author(s)
      Natsuki Teshima for the DeeMe Collaboration
    • Organizer
      The 19th International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NUFACT2017)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DeeMe実験におけるDIOスペクトル測定の解析2017

    • Author(s)
      長尾大樹, 青木正治, 中津川洋平, 清矢良浩, 名取寛顕, 山本和弘, 手島菜月, 森本史明, Nguyen Minh Truong, 吉中晴香, 河村成肇, 下村浩一郎, 西口創, 三原智, Patrick Strasser, 他DeeMeコラボレーション
    • Organizer
      日本物理学会 21017年秋季大会
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  • [Presentation] μ-e転換過程探索実験DeeMeに用いられる検出器の準備とDIOスペクトル測定について2017

    • Author(s)
      手島菜月, 青木正治, 阿部尚也, 清矢良浩, 高橋俊晴, Nguyen Minh Truong, 長尾大樹, 中津川洋平, 名取寛顕, 西口創, 三原智, 森本史明, 山本和弘, 吉中晴香, 他DeeMeコラボレーション
    • Organizer
      日本物理学会 21017年秋季大会
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  • [Presentation] μ-e転換過程探索実験 DeeMe における実験領域を満たす He ガスによる飛跡再構成への影響について2017

    • Author(s)
      森本史明, 青木正治, 清矢良浩, 長尾大樹, Nguyen Minh Truong, 中津川洋平, 名取寛顕, 手島菜月, 吉中晴香, 山本和弘, 他DeeMeコラボレーション
    • Organizer
      日本物理学会 21017年秋季大会
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  • [Presentation] ミュオン電子転換過程探索実験 DeeMe :準備状況(8)2017

    • Author(s)
      青木正治, Bryman Douglas, 古谷優子, 河村成肇, 金正倫計, 名取寛顕, 牧村俊助, 明午伸一郎, 三部勉, 三原智, 三宅康博, 森本史明, 長尾大樹, 中津川洋平, 西口創, 沼尾登志男, Pranab Saha, 清矢良浩, 下村浩一郎, Strasser Patrick, 手島菜月, Nguyen Duy Thong, Nguyen Minh Truong, 山本風海, 山本和弘, 吉中晴香 他8名
    • Organizer
      日本物理学会 21017年秋季大会
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  • [Presentation] μ-e転換過程探索実験DeeMe2017

    • Author(s)
      長尾大樹
    • Organizer
      Flavor Physics Workshop 2017
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  • [Remarks] DeeMe

    • URL

      http://deeme.phys.sci.osaka-u.ac.jp

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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