レプトンフレーバーを破るミュー粒子崩壊の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12047209
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 森 俊則 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (90220011)
• 研究分担者: 佐伯 学行 高エネルギー加速研究機構, 加速器研究施設, 助手 (70282506) ; 山下 了 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教授 (60272465) ; 駒宮 幸男 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80126060) ; 真木 晶弘 高エネルギー加速研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (40044755) ; 菊地 順 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (50063665)
• キーワード: レプトンフレーバーの破れ / ミューオン稀崩壊 / 超対称性理論 / 大統一理論 / 太陽ニュートリノ / ニュートリノ振動 / 液体キセノン / PSI(ポールシェラー研究所)

研究概要

本年度は実験の早期開始をめざし各検出器要素の準備作業が精力的に行われた。
液体キセノン検出器に関しては、主に二種類のガンマビームを用いて大型プロトタイプ検出器の性能評価を行った。産業技術総合研究所TERASにおいて最大40MeVの逆コンプトンガンマ線を用いてコンプトンスペクトルを測定、そのエッジの広がりからエネルギー分解能を、またコリメーターを用いることで位置分解能を評価した。その後PSI・πE1ビームラインにおいて、π+p→π^0+nにおけるπ^0粒子2γ崩壊から180度の角度で放出された二つのガンマ線のうち一方をタグすることで、ほぼ単色のガンマ線を利用して、エネルギーおよび時間分解能を評価することができた。プロトタイプで得られたデータと経験を元に実機の設計が進められた。
スペクトロメータ用電磁石は建設が完了し励磁試験が行われた。クエンチテストなどで電磁石の健全性を確認しながら通電電流を上げていき、最終的に通常運転電流より5%高い通電電流380Aでの励磁に成功した。試験終了後電磁石はPSIまで輸送され、現地でも同様の励磁試験が行われ所定の性能を実現していることを確認した。
実験で使用されるπE5ビームラインに関しては、引き続きミューオンビームの基本特性の測定が行われた。ビーム中の電子成分の除去、ミューオンビーム強度、ビームスポットサイズ等必要な条件を満たすビームチャンネルが決定された。得られたデータを元にしたビームラインマグネットの設計作業はほぼ終了した。
TOFカウンターに関してはz方向カウンターに使用するPMTの磁場中での動作特性などの調査が行われ、使用するPMTが選定された。またφ方向カウンターに使用される予定のAPDのテストも行われ、実機の設計作業が順調に進められた。ドリフトチェンバーは基本的な設計作業が完了、フルプロトタイプの製作が開始された。

研究成果

• [文献書誌] T.Doke, T.Mori et al.: "R&D work on a liquid-xenon photon detector for theμ→eγexperiment at PSI"Nuclear Instruments and Methods. A503. 290-294 (2003)
• [文献書誌] T.Doke, T.Mori et al.: "Development of a liquid xenon scintillation detector for a new experiment to search for μ→eγ decays"Nuclear Instruments and Methods. A505. 199-202 (2003)
• [文献書誌] J.Kikuchi et al.: "Capacitive level meter for liquid rare gases"Cryogenics. 43. 449-450 (2003)
• [文献書誌] T.Mori et al.(MEG Collaboration): "Recent Developments of the MEG Liquid Xenon Photon Detector"Paul Scherrer Institut - Scientific Report 2003. Volume 1(in press). (2004)
• [文献書誌] T.Mori et al.(MEG Collaboration): "Development of the COBRA magnet for the MEG experiment"Paul Scherrer Institut - Scientific Report 2003. Volume 1(in press). (2004)
• [文献書誌] T.Doke, A.Maki, T.Mori et al.: "Development of a liquid-xenon photon detector - towards the search for a muon rare decay mode at Paul Scherrer Institute"Cryogenics. (in press). (2004)