荷電 K 中間子崩壊によるレプトン普遍性の破れ探索実験の解析及び補正

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05113
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 五十嵐 洋一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (50311121)
• 研究分担者: 清水 俊 大阪大学, 理学研究科, 助教 (60294146)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 素粒子(実験) / K 中間子 / ミュー粒子電子普遍性

研究実績の概要

平成29年度においては以下のような進展が見られた。
入射ビームであるK中間子と崩壊粒子であるミュー粒子、電子の崩壊点を求めるためのアクティブターゲットの解析に大きな進展があり、イベントの利用効率の向上と崩壊点の測定精度を向上することが出来た。崩壊粒子の運動量を測定するためのトラッキングアルゴリズムが向上しイベントの利用効率と運動量の測定精度が向上した。さらにカルマンフィルタを用いたトラッキング手法も開発され相互チェックが可能となった。粒子識別をするために最尤法による判定を行っているが、最尤法のアルゴリズムを更新しより的確な粒子識別が出来るようになった。崩壊粒子を識別するための粒子識別検出器エアロジェルチェレンコフカウンターと鉛ガラスカウンターについて、自動的に補正パラメータを算出する手法、プログラムの開発をおこない補正が進んでいる。CsI(Tl)光子検出器の波形フィッティング手法、K中間子の2体崩壊および宇宙線ミュー粒子の崩壊を利用した補正手法の確立を行うことが出来た。この手法は現在論文にまとめられ投稿中である。モンテカルロシミュレーションライブラリGEANT4を用いた全実験シミュレータプログラムの開発が進み、検出器系の理解および系統誤差を求めるための評価が始まった。平成27年度の実験遂行時に十分に出来ていなかった中心検出器内のTOFカウンターの効率測定を補完するために、中心検出器のみ稼働させ宇宙線を使った効率の測定を行った。この測定は最終的な系統誤差の評価に用いられる。
これらの解析の進展によりごく一部のデータ(300 RUN)を用いてK中間子の電子2体崩壊、電子放射崩壊などのイベントの特定、計数を行うことが出来ている。これは、全データを用いた最終結果への道しるべとなるものである。またバイプロダクト計測である暗黒光子の探索についても一部データを用いた上限値を見ることが出来た。

研究成果

• [国際共同研究] Hampton University/Jefferson Laboratory/Iowa State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Hampton University/Jefferson Laboratory/Iowa State University
• [国際共同研究] University of British Columbia/TRIUMF(Canada)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of British Columbia/TRIUMF
• [国際共同研究] INR(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: INR
• [雑誌論文] Improved search for heavy neutrinos in the decay π→eν (2018)
  • 著者名/発表者名: PIENU Collaboration
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 97 ページ: 072012
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.97.072012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Precision Measurement of the π+→e+νe Branching Ratio in the PIENU Experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ito, A. Aguilar-Arevalo, M. Aoki, M. Blecher, D. I. Britton, D. A. Bryman, D. vom Bruch, S. Chen, J. Comfort, S. Cuen-Rochin, L. Doria, P. Gumplinger, A. Husseina, Y. Igarashi, S. Kettell., L. Kurchaninov, L. Littenberg, C. Malbrunot, R. E. Mischke, T. Numao, D. Protopopescu, A. Sher, T. Sullivan, D. Vavilov
  • 雑誌名: Proceedings, 3rd International Symposium on Quest for the Origin of Particles and the Universe (KMI2017) 巻: PoS KMI2017 ページ: 034
  • DOI: 10.22323/1.294.0034
  • オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] J-PARC E36実験Γ(K+→e+ν)/Γ(K+→μ+ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験の解析進捗(1) (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水俊, 五十嵐洋一, 伊藤博士, 今里純, 木村翔太, 小林篤史, 堀江圭都
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年第73回年次大会
• [学会発表] J-PARC E36実験Γ(K+→e+ν)/Γ(K+→μ+ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験の解析進捗(1) (2018)
  • 著者名/発表者名: 堀江圭都, 清水俊, 伊藤博士, , 今里純, 五十嵐洋一, 木村翔太, 小林篤史 for the J-PARC E36 collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年第73回年次大会
• [学会発表] J-PARC,E36実験Γ(K+->e+ ν)/Γ(K+->μ+ ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験の解析(2) (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀江圭都 for the TREK collaboration (清水 俊、五十嵐 洋一、他)
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年第72回年次大会
• [学会発表] J-PARC E36実験：Γ(K+ -> e+ ν)/Γ(K+ -> μ+ ν)測定によるレプトン普遍性破れ探索実験のガンマ線測定最適化の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤博士, 堀江圭都, 河合秀幸, 清水俊
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年第72回年次大会
• [備考] The J-PARC TREK Colaboration
  • URL: http://trek.kek.jp