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2023 年度 実施状況報告書

荷電パイ中間子を用いた新物理による崩壊過程の探索

研究課題

研究課題/領域番号 19K03888
研究機関北九州工業高等専門学校

研究代表者

伊藤 慎太郎  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 助教 (40780549)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
キーワードパイ中間子 / 暗黒物質 / 精密測定 / アクシオン
研究実績の概要

カナダのTRIUMF研究所にて行われたPIENU実験は、パイオンの崩壊分岐比を精密に測定することで、新物理の検証を行うことを目的とした実験である。本実験では、2012年までビームタイムを行い、その結果、過去にTRIUMFで行われた実験よりも30倍以上の統計が得られた。そして、2015年に一部のデータを用いた解析が 完了し、過去の実験よりも2倍高い精度で崩壊分岐比を求めることができた。現在、全データを用いた崩壊分岐比の解析が間も無く完了しようとしている。
一方で、PIENU実験にて得られたパイオンデータを用いた精密なエネルギースペクトラム解析は、標準理論を超えた物理を直接探索することができる。本研究課 題は、パイオンデータをより精密に解析し、標準理論を超えた新物理による事象をより高い精度で探索することを目標としている。
2023年度はこれまでの経験をさらに発展させ、パイ中間子のみならず、アクシオンなどの暗黒物質の有力候補である新粒子探索に関する研究を行った。 なお、これまでの研究結果をもとに、PIENU実験を改良し、大幅な感度の改善を目指した新実験が計画中である。新実験の計画書に関してはarXivに投稿済みである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究実績の概要で述べたように、これまでのPIENU実験での経験をもとに、当初の予定よりも研究の範囲を大幅に広げることができた。そして、研究成果も学術論文や学会で発表している。加えて、これまでの研究内容を一般の方にもわかるように、やさしく説明した書籍も販売した(ブルーバックス、共著)。この書籍は当初の予想以上の売り上げを達成し、2024年5月時点で、第3版の発売が決定している。以上より、当初の計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

さらなる新物理の研究を行うため、引き続き海外の研究者とコンタクトを取り、研究を進めていく。

次年度使用額が生じた理由

本研究を行うにあたって、カナダのTRIUMFへの出張を計画していたが、コロナの影響で中止になったため、次年度使用額が生じた。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Measurement of branching fractions and direct CP asymmetries for $B \to K \pi$ and $B \to \pi \pi$ at Belle II2024

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, L. Aggarwal, H. Ahmed et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 109 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevd.109.012001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for a long-lived spin-0 mediator in $b \to s$ transitions at the Belle II experiment2023

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.l111104

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Determination of $|V_{cb}|$ using $\bar{B^0} \to D^{*+} \ell ^- \bar{\nu}_{\ell}$ decays with Belle II2023

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, L. Aggarwal, H. Ahmed et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.092013

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tests of Light-Lepton Universality in Angular Asymmetries of $B^0 \to D^{*-} \ell \nu $ Decays2023

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.181801

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of $CP$ asymmetries in $B^0 \to \phi K_{S}^{0}$ decays with Belle II2023

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.121802

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for a $\tau^+ \tau^-$ Resonance in $e^+ e^- \to \mu^+ \mu^- \tau^+ \tau^-$ Events with the Belle II Experiment2023

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.111803

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of $B^0 \to K^{0}_{S} \pi^0$ Decays at Belle II2023

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.111803

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the $\tau$-lepton mass with the Belle II experiment2023

    • 著者名/発表者名
      I. Adachi, K. Adamczyk, L. Aggarwal et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.032006

    • 査読あり / 国際共著
  • [図書] 宇宙と物質の起源 「見えない世界」を理解する ブルーバックス2024

    • 著者名/発表者名
      高エネルギー加速器研究機構素粒子原子核研究所【編】 (第6章を執筆)
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      9784065351918

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公開日: 2024-12-25  

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