荷電 K 中間子崩壊によるレプトン普遍性の破れ探索実験の解析及び補正

• 研究課題/領域番号: 15K05113
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 清水 俊 大阪大学, 理学研究科, 助教 (60294146)
• 研究協力者: 今里 純 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 名誉教授 ; 山崎 寛仁 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 准教授 (40107686) ; 堀江 圭都 大阪大学, 理学研究科, 技術職員 (80432467) ; 伊藤 博士 神戸大学, 大学院理学研究科, 研究員 (60814720)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 素粒子(実験) / K 中間子 / ミュー粒子電子普遍性 / 素粒子実験

研究成果の概要

標準模型では電子とミュー粒子は質量以外は同様に振る舞う。これはレプトンフレーバー普遍性(LFU)と呼ばれている。本実験ではK中間子の崩壊 K→μν, K→eν の崩壊分岐比をJ-PARCにおける大強度ビームによる精密測定で決定するという手法でLFUの破れの探索を行い新たな物理に迫る。
本研究において、検出器群の測定値の補正を行い、エネルギー測定アルゴリズムや粒子識別アルゴリズムの開発等を行った。また、モンテカルロシミュレーションの開発を行い検出器系の理解を進めた。これらの結果、部分データをもちいた崩壊事象の計数の成功、背景事象となる構造依存の放射性崩壊による事象の選別、理解を行うことが出来た。

研究成果

• [国際共同研究] Hampton University/Jefferson Laboratory/Iowa State University(米国)
• [国際共同研究] University of British Columbia/TRIUMF(Canada)
• [国際共同研究] INR(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Hampton University/Jefferson Laboratory/Iowa State University(米国)
• [国際共同研究] University of British Columbia/TRIUMF(Canada)
• [国際共同研究] INR(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Improved search for heavy neutrinos in the decay π→eν (2018)
  • 著者名/発表者名: PIENU Collaboration
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 97 号: 7 ページ: 072012-072012
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.072012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Precision Measurement of the $\pi$$^+$$\rightarrow$$e^+$$\nu$$_e$ Branching Ratio in the PIENU Experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Proc. of Science, The 3rd International Symposium on “Quest for the Origin of Particles and the Universe" (KMI2017) 巻: 294 ページ: 034-034
  • DOI: 10.22323/1.294.0034
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Initial results from the PIENU experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Hyperfine Interact Proceedings 巻: 238 no. 1, 3 号: 1 ページ: 3-3
  • DOI: 10.1007/s10751-016-1367-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Search for massive neutrinos in π+→e+νeπ+→e+νe decay (2017)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Hyperfine Interact Proceedings 巻: 238 no 1, 3 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1007/s10751-016-1375-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The design and basic performance of a Spiral Fiber Tracker for the J-PARC E36 experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: O. Mineev, S. Bianchin, M.D. Hasinoff, K. Horie, Y. Igarashi, J. Imazato, H. Ito, H. Kawai, S. Kodama, M. Kohl, Yu. Kudenko, S. Shimizu, M. Tabata, A. Toyoda, N. Yershov
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 847 ページ: 136-141
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.11.057
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Data acquisition system for the J-PARC E36 experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Igarashi, H. Lu, R. Tanuma
  • 雑誌名: 20th IEEE-NPSS Real Time Conference Proceedings 巻: - ページ: 1-4
  • DOI: 10.1109/rtc.2016.7543154
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of silica aerogel with n = 1.08 for e+/μ+ separation in a threshold Cherenkov counter of the J-PARC TREK/E36 experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tabata, A. Toyoda, H. Kawai, Y. Igarashi, J. Imazato, S. Shimizu, H. Yamazaki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 巻: 795 ページ: 206-212
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.06.002
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] J-PARC E36実験Γ(K+→e+ν)/Γ(K+→μ+ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験の解析進捗(1) (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水俊, 五十嵐洋一, 伊藤博士, 今里純, 木村翔太, 小林篤史, 堀江圭都
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年第73回年次大会
• [学会発表] J-PARC E36実験Γ(K+→e+ν)/Γ(K+→μ+ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験の解析進捗(1) (2018)
  • 著者名/発表者名: 堀江圭都, 清水俊, 伊藤博士, , 今里純, 五十嵐洋一, 木村翔太, 小林篤史 for the J-PARC E36 collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年第73回年次大会
• [学会発表] Γ(K+→ e+ν) / Γ(K+→ μ+ν) 測定によるレプトン普遍性破れ探索実験の解析(2) (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀江圭都 for the E36 TREK collaboration (清水俊, 五十嵐 洋一, 他)
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス (大阪府・豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] J-PARC E36実験：Γ(K+ -> e+ ν)/Γ(K+ -> μ+ ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験のガンマ線測定最適化の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤博士, 堀江圭都, 五十嵐洋一, 今里純, 河合秀幸, 児玉諭士, 清水俊
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス (大阪府・豊中市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] J-PARC,E36実験Γ(K+->e+ ν)/Γ(K+->μ+ ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験の解析(2) (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀江圭都 for the TREK collaboration (清水 俊、五十嵐 洋一、他)
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年第72回年次大会
• [学会発表] J-PARC E36実験：Γ(K+ -> e+ ν)/Γ(K+ -> μ+ ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験のガンマ線測定最適化の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤博士, 堀江圭都, 河合秀幸, 清水俊
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年第72回年次大会
• [学会発表] Data acquisition system for the J-PARC E36 experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Igarashi
  • 学会等名: 20th IEEE-NPSS Real Time Conference
  • 発表場所: パドヴァ (イタリア)
  • 年月日: 2016-07-05
  • 国際学会
• [備考] The J-PARC TREK Colaboration
  • URL: http://trek.kek.jp
• [備考] The J-PARC TREK Collaboration
  • URL: http://trek.kek.jp/
• [備考] J-PARC Experiment E36
  • URL: http://trek.kek.jp/e36/index.html