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MEG II実験を用いたミュー粒子稀崩壊の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17J03308
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関東京大学

研究代表者

小川 真治  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード素粒子実験 / ミュー粒子 / 超対称性 / ガンマ線検出器 / 液体キセノン / 半導体光検出器MPPC
研究実績の概要

本研究は半導体光センサーMPPCを用いた液体キセノンガンマ線検出器の立ち上げ・運用を行い、その性能を最大限取り出すことにより、世界最高感度でのμ→eγ崩壊の探索を目指すものである。

平成29年度には本実験と同じビーム環境下での検出器の試運転を行い、「本検出器が安定して動作させられること」が判明した。そのため平成30年度には本研究の次の段階として「予定通りの検出器性能が得られているかの確認」を行った。29年度の試運転においては加速器の不調、読み出しエレクトロニクス開発の遅れといった問題があったため、これらを改善して30年末に再度ビームを用いた検出器の性能試験を実施した。
ビーム試験に向けて6月より液体キセノンの純化、光センサーの較正、読み出しエレクトロニクスの運用上の改善などの準備を進め、11月末にビーム試験を開始した。本試験ではまず18MeVの単色ガンマ線を使用した検出器較正を行い、その後本実験と同様のミュー粒子ビームを使用し飛来する背景ガンマ線を測定した。取得したデータから、測定された背景事象のエネルギー分布がシミュレーションによる予想と概ね一致していることが示された。取得したデータの解析を依然進めており、今後検出器の分解能が評価できると期待している。
これらと並行して、シミュレーションを用いたガンマ線再構成手法の改善を行った。以前の解析手法では同時に二つのガンマ線が検出器に入射し、これらが分離できないことがあり背景事象の主要な原因となっていた。この問題を解決するため、本検出器の特徴である高精細な読み出しを活用し、二つのガンマ線を分離する手法の開発および性能評価を行った。最終的な値は今後精査する必要があるが、この新しい手法によって背景事象を30%程度削減できることが期待でき、MEG II実験の物理感度にも無視できない改善が期待できる。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] PSI(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] INFN Pisa/INFN and University of Genova/INFN and University “Roma Sapienza”(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] BINP, Novosibirsk/JINR, Dubna(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] PSI(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] INFN Pisa/INFN and University of Genova/INFN and University “Roma Sapienza”(イタリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] BINP, Novosibirsk/JINR, Dubna(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Commissioning of liquid Xe detector with VUV-MPPC readout for MEG II experiment2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ogawa, M.Francesconi, L.Galli, K.Ieki, T.Iwamoto, P.-R.Kettle, S.Kobayashi, T.Libeiro, N.Matsuzawa, S.Mihara, W. Molzon, T.Mori, H.Nishiguchi, R.Onda, W.Ootani, A.Papa, S.Ritt
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The design of the MEG II experiment2018

    • 著者名/発表者名
      A.M.Baldini, …, S.Ogawa et.al.
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J. C

      巻: 78 号: 5 ページ: 380-380

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-018-5845-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The design of the MEG II experiment2018

    • 著者名/発表者名
      A.M.Baldini, S.Ogawa, et al.
    • 雑誌名

      arXiv: 1801.04688

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] MEG II 実験液体キセノン検出器、背景ガンマ線エネルギー分布の測定2019

    • 著者名/発表者名
      小川真治、 他MEG IIコラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Commissioning of liquid Xe detector with VUV-MPPC readout for MEG II experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ogawa on behalf of MEG II collaboration
    • 学会等名
      38th International Conference on High Energy Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Search for lepton flavor violating decay of muon in MEG experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ogawa on behalf of MEG II collaboration
    • 学会等名
      IV international conference on particle physics and astrophysics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MEG II 実験における、背景事象削減に向けたガンマ線再構成手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小川真治、 他MEG IIコラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MEG II 実験液体キセノン検出器のビーム環境下での性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      小川真治、 他MEG IIコラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018年)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MEG II 実験液体キセノン検出器較正用 pre-shower counter の開発及び性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      恩田理奈、 他MEG IIコラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会(2018年)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Liquid xenon detector with VUV-sensitive MPPCs for MEG II experiment2017

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ogawa on behalf of MEG II collaboration
    • 学会等名
      The Technology and Instrumentation in Particle Physics 2017 (TIPP2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MEG II 実験液体キセノン検出器実機 MPPC のコミッショニング2017

    • 著者名/発表者名
      小川真治、 他MEG IIコラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MEG II 実験液体キセノン検出器較正用 pre-shower counter の開発2017

    • 著者名/発表者名
      恩田理奈、 他MEG IIコラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] MEG Official Home Page

    • URL

      http://meg.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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