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液体キセノン検出器の性能向上による世界最高感度でのミューオンcLFV崩壊探索

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0523
補助金の研究課題番号 21J00721 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
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
研究機関東京大学

研究代表者

潘 晟  東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特別研究員(PD) (10907372)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードミューオン / 液体キセノン / 光センサー / cLFV / 素粒子物理学 / 大統一理論 / ミューオン稀崩壊 / SiPM / MPPC
研究開始時の研究の概要

この世界を構成する最小単位である素粒子のうちのひとつ、ミューオンのフレーバー非保存崩壊過程の探索を行う。これはミューオンが別の種類(フレーバー)に突然変化する過程であり、現在までミューオンでは発見されていない。この崩壊を発見することで、3つの種類の力を統一的に記述することができる大統一理論の強力な証拠を得ることになる。
本研究ではスイス・ポールシェラー研究所で行われている実験:MEG II実験に携わり、その運用・解析を行うものである。

研究実績の概要

スイス・ポールシェラー研究所に赴き、MEG II実験の遂行、特に液体キセノン検出機の運用に従事した。
2023年のビームタイムについては2021年、2022年の経験に基づき、データ取得のためのトリガー設定の最適化を行い、2022年と比べて1.6倍の統計を取得することに貢献した。また、ビームタイム中は検出機のキャリブレーションによる安定性やセンサー状況のモニタリングを行い、測定期間中の検出器の安定動作を実現した。ビームタイム終了のタイミングで行われたパイ中間子ビームを用いた特別なキャリブレーションランについても測定スケジュールの指揮を取りながらスムーズなデータ取得を実現した。取得した物理データおよびキャリブレーションデータは現在解析を開始したタイミングである。
また、ビームタイム後は放射線損傷によって減少した光センサーの検出効率の回復を目的としたアニーリング処理を3ヶ月間かけて行った。その際に約4000チャンネルある光センサーのケーブリングをひとつひとつ確認することで誤ったケーブリングの修正を行った。
検出器運用の他にも2022年に取得したデータの物理解析を行っている。主に液体キセノン検出器のエネルギー再構成のためのキャリブレーションデータの解析を行った。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Operation and performance of the MEG II detector2024

    • 著者名/発表者名
      MEG II Collaboration、Afanaciev K., Mihara. S, Ootani W. et al.
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 84 号: 2 ページ: 1-44

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-024-12415-3

    • 関連する報告書
      2023 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] A search for μ+ → e+ + γ with the first dataset of the MEG II experiment2024

    • 著者名/発表者名
      Afanaciev K.、Mihara S.、Ootani W.、et al..、MEG II Collaboration
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 84 号: 3 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-024-12416-2

    • 関連する報告書
      2023 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] Development of ultra-low mass and high-rate capable RPC based on Diamond-Like Carbon electrodes for MEG II experiment2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Kensuke、Ban Sei、Ieki Kei、Ochi Atsuhiko、Onda Rina、Ootani Wataru、Oya Atsushi、Takahashi Masato
    • 雑誌名

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

      巻: 1054 ページ: 168450-168450

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.168450

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The trigger system for the MEG II experiment2023

    • 著者名/発表者名
      Marco Francesconi et. al.
    • 雑誌名

      NIM A

      巻: 1046 ページ: 167736-167736

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.167736

    • 関連する報告書
      2022 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] Commissioning of liquid xenon gamma-ray detector for MEG II experiment2023

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Matsushita, et. al.
    • 雑誌名

      NIM A

      巻: 1047 ページ: 167877-167877

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.167877

    • 関連する報告書
      2022 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] Development of ultra-low mass and high-rate capable RPC based on Diamond-Like Carbon electrodes for MEG II experiment2022

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Yamamoto, Sei Ban, Kei Ieki, Atsuhiko Och, Rina Onda, Wataru Ootani, Atsushi Oya, Masato Takahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of RPC2022

      巻: 22 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] MEG II実験: 2023年ランにおける液体キセノン検出器安定性 およびアニーリングによる検出効率回復2024

    • 著者名/発表者名
      潘 晟, 他MEG II collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] MEG II実験: 液体キセノン検出器の2023年ランの運転状況2023

    • 著者名/発表者名
      潘 晟, 他MEG II collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] MEG II実験: 液体キセノン検出機の較正および2023年ランにむけたアニーリングについて2023

    • 著者名/発表者名
      潘 晟
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MEG II experiment and Liquid xenon detector2022

    • 著者名/発表者名
      Sei Ban
    • 学会等名
      XeSAT2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MEG II Liquid Xenon Detector and Simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Sei Ban
    • 学会等名
      Rare Pion Decay Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recovery of Photon Detection Efficiency of SiPMs in the liquid xenon detector by annealing2022

    • 著者名/発表者名
      Sei Ban
    • 学会等名
      PSI2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MEG II実験 2022年物理ランの現状2022

    • 著者名/発表者名
      潘 晟
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MEG II実験液体キセノン検出器のMPPCのアニーリングによる光子検出効率回復について2022

    • 著者名/発表者名
      潘 晟
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 個人ホームページ

    • URL

      http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/~bansei/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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