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2018 年度 実績報告書

B中間子電弱ペンギン崩壊での世界最高精度新物理探索と高速軽量ピクセル検出器開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H03968
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

石川 明正  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, 准教授 (40452833)

研究分担者 新井 康夫  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, 特別教授 (90167990)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードB中間子 / CP対称性の破れ / アイソスピン対称性の破れ / レプトンフレーバーの破れ / 超対称性 / 電弱バリオジェネシス / 荷電ヒッグス粒子 / 高速軽量ピクセル検出器
研究実績の概要

本年度はBelle実験の全データを用いて、B中間子の輻射崩壊B→Xs gammaでのアイソスピン対称性の破れとCP対称性の破れの世界最高精度測定を行った。この過程でアイソスピン対称性の破れが小さいことが判明したことから、B中間子の輻射崩壊の崩壊分岐比の非摂動的理論誤差を減らせ、標準模型を超える物理例えば超対称性粒子や荷電ヒッグス粒子に対して強く制限を与えることが可能となった。また、新たなるCP対称性の破れの測定量ΔACPの測定を行い、この値も小さいことから超対称性模型や拡張ヒッグス模型へ強い制限を与えた。この測定量が有限であれば General 2HDM において電弱バリオジェネシスを起こすCPの破れになることが理論的に判明し、Belle II 実験での測定とHL-LHCやILCでのボトム湯川の測定により、この模型を検証することが可能である。また、レプトンフレーバーの破れを持つ電弱ペンギン崩壊の探索を行い、世界最高精度の制限を与えた。
Belle II 実験では B->K* gamma の解析と B->Xsl+l-の解析を開始した。また、レプトン同定の性能を測定するべく、two photon ee->eell の解析を行った。
ピクセル検出器の開発においては大きな進展および方向性の転換があった。PIXORのアナログ回路に関して寄生容量が大きいため、新たなピクセル検出器のコンセプトを発明した。アナログ回路は単純なアンプ・シェイパー・ディスクリ回路で構成されPIXORのようにアナログORをしない。デジタル回路はPIXORをベースとした回路で、高速でトリガーに同期した読み出しが可能で、位置分解能がPIXORより良く、さらにPIXORの問題であった寄生容量を回避することが可能である。これはSOIの特徴を生かしたアクティブマージを開発したことにより可能となった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

物理解析に関してはB->Xs gammaのアイソスピン対称性の破れとCP対称性の破れを世界最高精度で測定したこと意外にも、当初の予定には入っていないレプトンフレーバーの破れを持つ電弱ペンギン崩壊 B->K* e mu の探索などの進展がある事から「当初の計画以上に進展している」と言って良い。
しかしピクセル検出器の開発においては寄生容量の問題に決着をつけるのが遅くなりながらも、新たなピクセル検出器のコンセプトを発明するなどの進展があり「やや遅れている」。
以上を総合的に判断し、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

物理解析においては予定より進展したことから、現在の推進体制でも予定以上の結果が出ると予測される。現在、世界的に注目の的である電弱ペンギン崩壊でのレプトンフレーバーユニバーサリティーの破れに関する解析を中心に行う。さらにBelle II実験での物理解析も進展させる。
ピクセル検出器に関しては、Belle II 実験に必要なピクセル検出器のパラメータを決定し、最初のチップの設計を行う。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] IPHC/IN2P3研究所/LAL研究所(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IPHC/IN2P3研究所/LAL研究所
  • [国際共同研究] Indiana大学/Wayne State 大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Indiana大学/Wayne State 大学
  • [国際共同研究] Oxford大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Oxford大学
  • [国際共同研究] Siegen大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Siegen大学
  • [国際共同研究] Warsaw大学(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Warsaw大学
  • [雑誌論文] Measurements of isospin asymmetry and difference of directCPasymmetries in inclusiveB→Xsγdecays2019

    • 著者名/発表者名
      Watanuki S.、Ishikawa A.、 et al、The Belle Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 ページ: 032012-1 13

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.99.032012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of radiation hardness improvement by applying back-gate bias for FD-SOI MOSFETs2019

    • 著者名/発表者名
      Kurachi Ikuo、Kobayashi Kazuo、Okihara Masao、Kasai Hiroki、Hatsui Takaki、Hara Kazuhiko、Miyoshi Toshinobu、Arai Yasuo
    • 雑誌名

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

      巻: 924 ページ: 404~408

    • DOI

      doi:10.1016/j.nima.2018.05.068

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of time-dependent CP asymmetries in B0→KS0ηγ decays2018

    • 著者名/発表者名
      Nakano H.、Ishikawa A.、Sumisawa K.、 et al、The Belle Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 ページ: 092003-1 10

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.092003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for the lepton-flavor-violating decay B0→K*0μ±e?2018

    • 著者名/発表者名
      Sandilya S.、Trabelsi K.、Schwartz A. J.、Ishikawa A.、 et al、The Belle Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 ページ: 071101-1 8

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.98.071101

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Monolithic Pixel Sensor with Fine Space-Time Resolution Based on Silicon-on-Insulator Technology for the ILC Vertex Detector2018

    • 著者名/発表者名
      Ono Shun、Yamada Miho、Arai Yasuo、Tsuboyama Toru、Togawa Manabu、Mori Teppei、Kurachi Ikuo、Hara Kazuhiko、Ikegami Yoichi、Sekigawa Daisuke、Endo Shun、Ishikawa Akimasa
    • 雑誌名

      Springer Proceeding in Physics

      巻: 213 ページ: 370~374

    • DOI

      10.1007/978-981-13-1316-5_69

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of monolithic pixel detector with SOI technology for the ILC vertex detector2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada M.、Ono S.、Tsuboyama T.、Arai Y.、Haba J.、Ikegami Y.、Kurachi I.、Togawa M.、Mori T.、Aoyagi W.、Endo S.、Hara K.、Honda S.、Sekigawa D.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 13 ページ: C01037~C01037

    • DOI

      10.1088/1748-0221/13/01/C01037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance study of double SOI image sensors2018

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi T.、Arai Y.、Fujita Y.、Hamasaki R.、Hara K.、Ikegami Y.、Kurachi I.、Nishimura R.、Ono S.、Tauchi K.、Tsuboyama T.、Yamada M.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 13 ページ: C02005~C02005

    • DOI

      doi:10.1088/1748-0221/13/02/C02005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Silicon-on-insulator monolithic pixel technology for radiation image sensors2018

    • 著者名/発表者名
      Arai Yasuo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 1002A1~1002A1

    • DOI

      doi:10.7567/JJAP.57.1002A1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 素粒子崩壊点測定の為の半導体測定器2018

    • 著者名/発表者名
      石川明正
    • 雑誌名

      放射線

      巻: 44(2) ページ: 49~53

  • [学会発表] 電子陽電子コライダーにおけるヒッグス粒子精密測定を用いた新物理探索2019

    • 著者名/発表者名
      石川明正
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] SOI技術を用いたBelle II Pixel 検出器の開発2019

    • 著者名/発表者名
      石川明正、新井康夫, 坪山透, 幅淳二, 中村克郎, 倉知郁生, 小野峻, 山田美帆 , Taohan Li
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] The search for a dark sector muonic gauge boson Z’at the Belle experiment2019

    • 著者名/発表者名
      Thomas Czank, Igal Jaegle, Akimasa Ishikawa, Hitoshi Yamamoto
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] Activities on SOI Monolithic X-Ray Imaging Detectors2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SOI技術を用いた量子イメージングセンサの開発と応用2018

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      第82回半導体・集積回路技術シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] SOIPIX: Status & Perspectives, ~ ILC vertex detector & 3D Integration ~2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 学会等名
      International workshop on the high energy Circular Electron-Positron Collider (CEPC)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Radiative B Decays at Belle2018

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Ishikawa
    • 学会等名
      XXXIX International Conference on High Energy Physics (ICHEP2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status and Prospects of LFUV Measurements in B physics2018

    • 著者名/発表者名
      Akimasa Ishikawa
    • 学会等名
      Interplay between Particle and Astroparticle Physics (IPA 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pixel Detector Upgrade2018

    • 著者名/発表者名
      石川明正
    • 学会等名
      Flavor Physics Workshop 2018
  • [学会発表] Belle実験における準包括的再構成法を用いたB→ Xsγにおける荷電・中性B中間子のCP破れの差およびアイソスピン対称性の破れの測定2018

    • 著者名/発表者名
      綿貫峻, 石川明正, 山本均, 他Belle Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] Belle II実験におけるB→K*γ崩壊の研究2018

    • 著者名/発表者名
      為近彩智, 角野秀一, 米永匡伸, 石川明正, 太田恭平, 他 BelleII Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] 大面積SOIピクセル検出器INTPIX4を用いたビーム飛跡再構成性能の評価2018

    • 著者名/発表者名
      山内大輝, 原和彦, 安部竜平, 岩波四季恵, 村山仁志, 渡辺圭敏, 増山明花, 新井康夫, 三好敏喜, 倉知郁生, 坪山透, 花垣和則, 幅淳二, 外川学, 池上陽一, 小野峻, 山田美帆, 石川明正, Taohan Li, 西村龍太郎, 他SOIPIXグループ
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会

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公開日: 2021-01-27  

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