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2020 年度 実績報告書

大強度ミューオン源で解き明かす荷電レプトンのフレーバー転換探索の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 18H05231
研究機関大阪大学

研究代表者

久野 良孝  大阪大学, 核物理研究センター, 特任教授 (30170020)

研究分担者 佐藤 朗  大阪大学, 理学研究科, 助教 (40362610)
東城 順治  九州大学, 理学研究院, 准教授 (70360592)
研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
キーワードミューオン / 稀崩壊 / 荷電レプトン / フレーバー
研究実績の概要

素粒子物理学のより深い理解のため、標準理論で説明できない新物理現象の探索は最重要課題である。荷電レプトンのフレーパ一転換現象は、標準理論枠内では起きないとされ、かつ多くの新物理の理論が将来観測可能なレベルで発生すると予言しており、新しい物理を発見する最善の物理過程のひとつと考えられている。荷電レプトンのフレーパ一転換で最も重要な過程の一つは、ミューオン電子転換過程である。我々は、東海村のJ-PARC陽子施設において世界最高強度パルスミューオンピームを建設し、ミューオン電子転換過程を現在の上限値を100倍上回る実験精度で探索するCOMET Phase-I実験(J-PARC E21実験)を推進し準備している。この実験は2023年以降に開始することになっている。本研究の目的は、この実験精度を当初の値をさらに数倍向上し測定を確実なものにすることである。
2020年度の実績は以下のようである。COMET実験での主たる検出器は円筒型ガスドリフトチェンバー(CDC)であるが、これは1Tの磁場中に置かれて荷電粒子の運動量を測定する。磁場を発生するために、検出器を覆うことのできる大型の超伝導ソレノイド磁石が必要である。2020年度はこのソレノイド磁石のための冷却容器クライオスタットの端板を作成した。クライオスタットの筒部分は2019年度にすでに製作されており、これらを組み合わせてクライオスタットは完成する。また、CDCは引き続きKEKで宇宙線をつかった性能試験が行われた。位置分解能や検出効率などを調べた。COMET実験に必要な要件を満たしていることがわかった。

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

2020年度には、COMET実験での主たる検出器は円筒型ガスドリフトチェンバー(CDC)であるが、これは1Tの磁場中に置かれて荷電粒子の運動量を測定する。磁場を発生するために、検出器を覆うことのできる大型の超伝導ソレノイド磁石が必要である。2020年度はこのソレノイド磁石のための冷却容器クライオスタットの端板を作成した。クライオスタットの筒部分は2019年度にすでに製作されており、これらを組み合わせてクライオスタットは完成する。また、CDCは引き続きKEKで宇宙線をつかった性能試験が行われた。位置分解能や検出効率などを調べた。COMET実験に必要な要件を満たしていることがわかった。

今後の研究の推進方策

今後はまだ新型コロナウイルスの影響で計画どおりに研究が進められるかどうか不明な点は多い。しかし、CDC検出器は要求性能を満たしていることがわかったので、つくばの高エネルギー加速器研究機構から東海村のJ-PARCに移設することになる。移設の前に、CDCの読み出し装置の冷却システムを設置する必要がある。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件) 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Imperial College London
  • [国際共同研究] UNiversity of Clermont-Ferrant/LPC CAEN/Sorbonne University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      UNiversity of Clermont-Ferrant/LPC CAEN/Sorbonne University
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] Techinical University of Dresden(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Techinical University of Dresden
  • [国際共同研究] Institute of High Energy Physics/Sun Yat-Sen University/Nanjing University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Institute of High Energy Physics/Sun Yat-Sen University/Nanjing University
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] Korean Institute of Advanced Study/Sungkyunkwan university(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Korean Institute of Advanced Study/Sungkyunkwan university
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      8
  • [雑誌論文] GPU-accelerated event reconstruction for the COMET Phase-I experiment2021

    • 著者名/発表者名
      Yeo Beomki、Lee MyeongJae、Kuno Yoshitaka
    • 雑誌名

      Computer Physics Communications

      巻: 258 ページ: 107606~107606

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2020.107606

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Demonstration of cooling by the Muon Ionization Cooling Experiment2020

    • 著者名/発表者名
      MICE collaboration
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 578 ページ: 53~59

    • DOI

      10.1038/s41586-020-1958-9

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mi>γ</mml:mi></mml:math> contact interactions with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math> conversion2020

    • 著者名/発表者名
      Davidson S.、Kuno Y.、Uesaka Y.、Yamanaka M.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 115043

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.115043

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Precision experiments with muons and neutrons2020

    • 著者名/発表者名
      Kuno Yoshitaka、Pignol Guillaume
    • 雑誌名

      Comptes Rendus. Physique

      巻: 21 ページ: 121~134

    • DOI

      10.5802/crphys.13

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of the Light Yield Distribution in LYSO Crystals by the Optical Spectroscopy Method for the Electromagnetic Calorimeters of the COMET Experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Kalinnikov V.、Velicheva E.、Grabtchikov A.、Khodasevich I.、Orlovich V.、Kuno Y.、Sato A.
    • 雑誌名

      Nonlinear Phenomena in Complex Systems

      巻: 23 ページ: 374~385

    • DOI

      10.33581/1561-4085-2020-23-4-374-385

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Commissioning of the Cylindrical Drift Chamber for the COMET experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Moritsu Manabu、KUNO YOSHITAKA、Matsuda Yugo、Nakazawa Yu、Ohta Saki、Sakamoto Hideyuki、Sato Akira、Wong Ming Liang、Wong TingSam、Wu Chen、Yoshida Hisataka、Jiang Xiaoshan、Li Hai-bo、Nakatsugawa Yohei、Zhang Jie
    • 雑誌名

      PoS EPS-HEP2019

      巻: 1 ページ: 128

    • DOI

      10.22323/1.364.0128

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] COMET-CDCの宇宙線試験による性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      樋口雄也、中津川洋平、森津学、久野良孝、吉田学立、青木正治、佐藤朗、中沢遊、Wu Chen、Sun Siyuan、他COMET-CDCグループ
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] Study of Gas Gain Saturation in COMET CDC2020

    • 著者名/発表者名
      Sun Siyuan、Yohei Nakatsugawa、Yuya Higuchi、Masaharu Aoki、Yoshitaka Kuno、Manabu Moritsu、Yu Nakazawa、Akira Sato、Wu Chen、Hisataka Yoshida、and the COMET-CDC group
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] COMET実験のトリガー検出器に用いる新型SiPMの中性子耐性評価試験2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤良紀、松本岳、上野一樹、青木正治、東城順治、三原智、吉田学立、藤井祐樹
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] Study of Gas Gain Saturation for Cylindrical Drift Chamber in COMET Phase-I with cosmic-ray test2020

    • 著者名/発表者名
      un Siyuan、Masaharu Aoki、Yuya Higuchi、Yoshitaka Kuno、Manabu Moritsu、Yohei Nakatsugawa、Yu Nakazawa、Akira Sato、Wu Chen、Hisataka Yoshida、and the COMET-CDC group
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] HULを用いた8GeV extinction 試験におけるDAQシステムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      樋口雄也、三原智、五十嵐洋一、西口創、上野一樹、深尾祥紀、藤井祐樹、庄子正剛、東城順治、本多良太郎、吉田学立、野口恭平、中沢遊、Wu Chen、池田史
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [備考] COMET Web page

    • URL

      http://comet.kek.jp/Introduction.html

  • [備考] 久野研究室

    • URL

      http://www-kuno.phys.sci.osaka-u.ac.jp

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公開日: 2022-12-28  

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