| 研究課題/領域番号 |
21K13950
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
北村 遼 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, J－PARCセンター, 研究職 (10838379)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | ミュオン / ミュオニウム / イオン源 / プラズマ / ミューオン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
素粒子標準模型を超えた新物理により起こりうるミュオニウム-反ミュオニウム転換過程を世界最高感度で探索するためには、信号事象である反ミュオニウム由来の負ミュオンを積極的に同定する新実験手法に加えて、背景事象となる負ミュオニウムイオンの生成を極限まで抑制することが重要である。
そのため負ミュオニウムイオン生成を原理的に抑制しつつ、負ミュオンを高効率で取り出せるイオン解離装置 (イオナイザー) を開発する。
本研究ではイオナイザー開発と原理実証実験を実施して、今後の物理測定に向けた基礎データを取得する。
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| 研究成果の概要 |
素粒子標準模型を超えた新物理により起こりうるミュオニウム(Mu)-反ミュオニウム(Mubar)転換過程の探索に向けて、従来のMubar崩壊由来の電子と陽電子を検出する手法に代わりMubarを構成する負ミュオンを直接検出する新たな実験を計画している。負ミュオンと誤同定されうる負ミュオニウムイオン (Mu-)の生成を抑制するため、電子イオン解離反応を用いたイオン解離装置を開発して感度向上を図る。熱電子輸送を含むシミュレーションコードを開発して、ダイポール型閉じ込め磁場を設計して、プラズマ発生の検証を目的としたイオン解離装置の試作機を製作した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は素粒子標準模型を超えた新物理により起こりうるMu-Mubar転換過程の探索に向けて、Mubar由来の負ミュオン直接測定を可能とするイオン解離装置の実現により、現在の探索感度を超えうる実験の実現を目指す。
新物理の理論モデル同定には複数の物理プロセスを実験的に探索する包括的な手法が有用であると考えられており、特にミュオンにおけるMu-Mubar転換過程の感度更新は理論モデルへの強い制限として学術的な意義は大きい。
このイオン解離装置はミュオンビームの冷却や荷電変換を含むミュオンビームの応用に関する技術的な新規性も高く、新たな低速ミュオンビーム発生手段としての応用が期待される。
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