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荷電レプトンフレーバーの破れの探索による大統一理論の検証

研究課題

研究課題/領域番号 17J04114
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

中尾 光孝  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード荷電レプトンフレーバーの破れ / 標準理論 / 新粒子探索 / ミュー粒子 / シンチレーションカウンター / 陽電子 / 時間較正 / SiPM / 光検出器
研究実績の概要

昨今の素粒子物理学の研究おいては、標準理論を超えた新物理の探求が盛んに行われている。中でも、荷電レプトンフレーバーの破れと呼ばれる未発見の現象は新物理の決定的な証拠であり、その実験的検証が注目を浴びている。私は国際共同MEG II実験に参加しており、スイスのポール・シェラー研究所の世界最高強度直流ミュー粒子ビームを用いて、ミュー粒子の荷電レプトンフレーバーの破れの探索へ向けた研究開発を行ってきた。さらにMEG実験のデータの解析も行い、新現象を探索する。その結果をもとに、素粒子の大統一理論の検証を目指す。

以上の目的のために、最終年度である2019年度は、物理解析に重点をおいて研究を遂行した。近年、様々な実験において軽い物理の探索が盛んに行われていることから、MEG実験の5年間分の全データを用いて、軽い新粒子によって媒介されるミュー粒子の荷電レプトンフレーバーの破れの探索解析を行った。イタリア・アメリカの共同研究者とともに活発な議論を繰り返し、再構成アルゴリズムの開発や物理解析を一新することで、先行研究を上回る感度での探索を行うことができた。残念ながら新粒子の発見には至らなかったが、世界で最も厳しい制限を与えることができた。さらに、MEG II実験において感度の改善が期待できる可能性も示した。この結果は、荷電レプトンフレーバーの破れという文脈においても、軽い新物理という文脈においても重要な結果である。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (11件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institut(スイス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] INFN(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institut/Swiss Federal Institute of Technology(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] INFN Sezione di Genova/INFN Sezione di Pavia/INFN Sezione di Pisa(イタリア)

    • 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] Novosibirsk State Technical University/Novosibirsk State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institut/Swiss Federal Institute of Technology(スイス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] INFN Sezione di Genova/INFN Sezione di Pavia/INFN Sezione di Pisa(イタリア)

    • 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] Novosibirsk State Technical University/Novosibirsk State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Precise measurement of 3D-position of SiPMs in the liquid xenon gamma-ray detector for the MEG II experiment2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kobayashi, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: - ページ: 189-191

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.10.170

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Design and test of the calibration system of the MEGII Pixelated timing Counter2018

    • 著者名/発表者名
      M. Rossella, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: - ページ: 300-302

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.10.129

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimal Design of Plastic Scintillator Counter with Multiple SiPM Readouts for Best Time Resolution2018

    • 著者名/発表者名
      R. Onda, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: - ページ: 563-564

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.10.070

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Radiation Damage Effect on Time Resolution of 6 Series-connected SiPMs for MEG II Positron Timing Counter2018

    • 著者名/発表者名
      M. Usami, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: - ページ: 572-573

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.10.053

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development and commissioning of the 30 ps time resolution MEGII Pixelated Time detector2018

    • 著者名/発表者名
      P. W. Cattaneo, et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      巻: - ページ: 660-662

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.09.055

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Results from Pilot Run for MEG II Positron Timing Counter2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao, et al.
    • 雑誌名

      Springer Proceedings in Physics

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] MEG実験全データを用いた荷電レプトンフレーバーを破る軽い新粒子の探索2020

    • 著者名/発表者名
      中尾光孝
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Full System of Positron Timing Counter Having Time Resolution under 40 psec with Fast Plastic Scintillator Readout by SiPMs2019

    • 著者名/発表者名
      M. Nishimura, el al.
    • 学会等名
      15th Vienna Conference on Instrumentation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MEG実験全データを用いた荷電レプトンフレーバーを破る軽い新粒子の探索2019

    • 著者名/発表者名
      中尾光孝, 澤田龍, 名取寛顕, 他MEGコラボレーション
    • 学会等名
      物理学会2019年年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MEG II Timing Counter pre-engineering run 2017: calibration2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao
    • 学会等名
      Global Developments of Researches in Lepton Flavor Physics with Muons
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A laser-based time calibration system for the MEG II timing counter2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao, et al.
    • 学会等名
      2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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2017: 較正2018

    • 著者名/発表者名
      中尾光孝
    • 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 実験陽電子タイミングカウンターの製作および較正と大強度ミュー粒子ビームによる性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      中尾光孝
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] MEG II実験陽電子タイミングカウンターの較正方法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中尾光孝
    • 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] Results from Pilot Run for MEG II Positron Timing Counter2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao, et al.
    • 学会等名
      The Technology and Instrumentation in Particle Physics 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] MEG実験(素粒子物理国際研究センター)

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究(Mitsutaka Nakao's webpage)

    • URL

      https://sites.google.com/view/mitsutaka-nakao/home-japanese/%E7%A0%94%E7%A9%B6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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