Sensitive Search for New Physics Law with Precision Measurement of Muon Anomalous Magnetic Moment

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H05742
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: Saito Naohito 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, センター長 (20321763)
• 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)
• Project Period (FY): 2015-05-29 – 2020-03-31
• Keywords: 素粒子実験 / 基礎物理学実験 / 精密測定 / 対称性

Outline of Final Research Achievements

We developed a positron tracking detector and a low-energy muon accelerator for the precise measurement of anomalous magnetic moment (g-2) of muon towards searching for new law of physics beyond the standard model of particle physics. The central module of the positron detector was built. It was evaluated with a positron beam as well as positrons from muon decay. These evaluations showed expected performance such as S/N ratio. By using this module, the muonium hyperfine splitting was measured with the unprecedent precision under zero-field condition. The RF acceleration of muon was demonstrated for the first time with negative muonium ions.Based on these achievements, a technical design report was published.

Free Research Field

素粒子・原子核物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミュオンg-2を素粒子標準理論の予測精度と同程度で測定した実験は、米国ブルックヘブン国立研究所 (BNL)で行われた実験のみであり、フェルミ国立研究所に場所を移した継続実験が始まっている現時点でもこの状況は変わっていない。我々は新しい実験手法を用いることで、ミュオンg-2に素粒子標準理論を超える新しい物理現象が見えているか、真に独立な検証を行う。
本課題で開発した陽電子飛跡検出器は、広い用途で利用可能な測定器である。関連分野への波及効果を示す例として、陽子半径測定実験（東北大学）やミュオンを用いた物質生命科学研究（J-PARC・カナダTRIUMF）で利用する準備を進めている。