2019 年度研究成果報告書

高真空で用いる荷電粒子検出器開発によるK中間子稀崩壊探索感度の向上

研究課題

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研究課題/領域番号	17K05480
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
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	林ケヨブ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 (90332113)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	荷電粒子測定器 / 中性K中間子希崩壊 / KOTO
研究成果の概要	本研究はJ-PARCで行っている中性K中間子の稀崩壊探索実験（KOTO実験）において、新たに発見されたバックグラウンド事象（信号と見誤る他の事象）の発生原因を取り除くための検出器開発を行い、その導入により実験の到達感度を向上させることを目的とする。KOTO実験は中性K中間子が中性パイ中間子と二つのニュートリノに崩壊の分岐比を測定し、新しい物理の存在を探索する試みである。極めて稀に起こる崩壊であり、様々な他KL崩壊によるバックグラウンドを除去することが実験の鍵となる。本研究では、K中間子が三つのパイ中間子に崩壊から生成される、荷電パイ中間子を検出する新たな荷電粒子検出器を開発・設置を行なった。
自由記述の分野	素粒子実験
研究成果の学術的意義や社会的意義	KOTO実験が探索している中性K中間子の稀崩壊は標準模型を越える新しい物理の探索に最も適している現象である。また、LHC実験で探しているTeV領域より、もっと高いエネルギー領域（1000TeV）までの探索が可能である。しかし、極めて稀なイベントを莫大なバックグラウンドを除去しながら検出する至難の実験なので、KOTO実験が唯一に探索し続けている。KOTO実験が新しい物理の存在を明らかにするためには、発見されているバックグラウンドの原因を調べ、適切な対応をすることを繰り返し、ゴールに近づくしかない。本研究はその一環であり、荷電パイ中間子を含む崩壊によるバックグラウンドを完全に抑えることを目指した。