2015 Fiscal Year Annual Research Report
ミュオン異常磁気能率の精密測定による新物理法則の探索
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15H05742
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
齊藤 直人 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, 教授 (20321763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 瑞樹 九州大学, 先端素粒子物理研究センター, 准教授 (20401317)
三部 勉 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 (80536938)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / 基礎物理学実験 / 精密測定 / 対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミュオン異常磁気能率の精密測定による新物理法則の探索のための実験装置の準備を行った。ミュオンの崩壊で生じる陽電子の飛跡を測定する陽電子飛跡検出器の開発を推進した。これまで試作レベルで開発を行って来た読み出し用集積回路チップ・シリコンストリップセンサーについて、それぞれ実機スケールでの検出器要素の設計・評価を行った。
まず、第１段階として、高計数率読み出し用集積回路チップの初号器（Slit128A）と単チャンネル試験回路チップ（TEG）の製作を行った。TEGの性能評価では、おおむね予想される回路性能が確かめられた。Slit128Aの性能評価を行うための評価回路システムを開発し、性能評価を行った。デジタル回路部の性能は、ほぼ予想通りの動作性能であることを確かめた。アナログ部については、多チャンネル化にしたことに起因するいくつかの課題が明らかになり、その対策の検討を行った。ここで得られた知見に基づき、次バージョンの集積回路の設計・製作を行う目処が立った。
続いて、シリコンストリップセンサーの設計を行った。平成27年9月、シリコンセンサーの本体価格が想定より高額になることが判明した。シリコンセンサーは研究遂行上不可欠であるが、当初の想定金額でなければ、以降の計画に削減可能な費用がなく、研究が遂行できなかったため、仕様の再検討を行った結果、性能を犠牲にせずにコストの削減が可能となった。設計変更の影響調査などに時間を要し、研究に遅延が生じたため、発注時期が遅れ、一部繰越しを行う必要が生じたが、結果的に予算内で仕様を満たすセンサー設計を得ることができた。
上記の研究成果を含む実験全体の技術設計について、ミュオン異常磁気能率の精密測定全体の実験技術報告書(TDR)としてまとめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
読み出し集積回路の基本的な性能評価は予定通りに完了することができた。シリコンストリップセンサーの設計については、コストの面から再検討を行う必要があったが、最終的には予算内で仕様を満たすセンサー設計を得ることができた。これらの研究成果を含んだ実験全体の技術設計について、ミュオン異常磁気能率の精密測定全体の実験技術報告書(TDR)としてまとめることができた。TDRに基づき、J-PARC実験課題評価委員会にて課題採択（第２段階）へ向けた審議が始まった。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続きシリコン飛跡検出器の開発を中心にミュオン異常磁気能率の精密測定の準備を進める。まず前年度に開発したシリコンストリップセンサーの基本性能の評価を行い、想定している性能が得られているかを確かめる。また、同時に行ってきた読み出し用集積回路チップの基本性能の評価に基づき、シリコンストリップセンサーと接続し、総合的な性能評価を行う。この結果に基づいて、回路構成やチップ設計に必要な最適化を施し、量産へ向けた集積回路の設計を完了し、チップの量産を開始する。
センサーと読み出し回路を接続し、検出器ユニットを構成する。ここで必要となる電子回路基板とフレキシブル基板を試作し、組立ての試験を行う。特にセンサーと読み出し回路の接続部は百万箇所に及ぶため、接続に必要なワイヤーボンディング加工の信頼性を高めることが重要である。実機の製作条件において最適な加工条件を見出す。得られた結果に基づき、検出器ユニット試作機を製作し、J-PARCミュオン実験施設にてミュオン崩壊陽電子を用いた性能評価を実施する。結果が良好であれば、ミュオニウム微細構造定数の測定に投入する。
検出器ユニットを並べて、飛跡検出器システムを構築する。これを実現する検出器支持構造の機械設計を行う。前年度までに、基本設計を完了し、必要な機械強度・熱特性などに関する基本仕様と概念設計を得た。今年度はこれらを満たす具体的な機械構造の設計に移る。設計に基づき、要求される機械強度や冷却性能が得られるか、モックアップを用いた試験を行い、構造上の健全性を確認する。
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Design of the Positron Tracking Detector for the Muon g-2/EDM Experiment at J-PARC2015
Author(s)
Shoichiro Nishimura, Hirokazu Ikeda, Masahiro Ikeno, Takashi Kohriki, Shinji Koura, Tsutomu Mibe, Naohito Saito, Osamu Sasaki, Shohei Shirabe, Manobu Tanaka, Junji Tojo, Kazuki Ueno, Tomohisa Uchida, Tamaki Yoshioka
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Journal Title
JPS Conf. Proc.
Volume: 8
Pages: 25015
Peer Reviewed / Open Access
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