2016 Fiscal Year Annual Research Report
荷電K中間子崩壊によるレプトン普遍性の破れ探索実験のためのGEM検出器
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26287054
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
今里 純 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, 名誉教授 (40107686)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 晃久 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, 講師 (20373186)
五十嵐 洋一 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, 講師 (50311121)
清水 俊 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60294146)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | レプトン普遍性の破れ / K＋中間子崩壊 / J-PARC / 高強度K＋ビーム / 超電導トロイダルスペクトロメータ / ファイバートラッカー(SFT) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は、最適な荷電粒子飛跡検出器を製作して静止K+崩壊実験のための測定器を構築することにより、J-PARC でのE36 実験「荷電K中間子崩壊によるレプトン普遍性の破れの探索」を実施し、標準模型を超える新しい物理についての知見を得ることである。ハドロン実験施設の高強度K+中間子ビームで、測定器の構築を2014年度から行い、ビームタイムを得てのデータ収集を2015年度内に終えた。
今年度はデータ解析を進めた。レプトン普遍性はK+中間子のKe2 崩壊とKmu2崩壊の崩壊確率の比（この比を RK比と呼んでいる）を、標準模型での予測値と比較することで検証する。実験からのRKが差異を持てば新しい物理の寄与と見なすことができる。RK比を0点数% の精度で決めることがこの実験の目指すところである。Ke2の崩壊確率はKmu2に比べて 10^-5 程度なので、如何にKe2事象を精密かつ綺麗に抽出できるかがポイントとなった。
Ke2とKmu2はともに単色の運動量スペクトルを示す。解析では超電導トロイダルスペクトロメータのMWPCチェンバー3台とシインチレーティングファイバー標的の他、本科研費の投入で整備されたSpiral Fiber Tracker (SFT) を駆使して、荷電粒子の飛跡決定が信頼性よく、また背景事象の混入を十分に抑えて行う方法を確立した。同時にRKの導出にはスペクトロメータのアクセプタンスの比を補正するが、その方式の確立を行った。さらにe+ とm+の粒子同定 (PID) が重要になる。このためにACチェレンコフカウンタ、TOF等の解析を進めた。
CsI(Tl)カロリメータの解析も進めた。今回、光センサー信号の読み出しはフラッシュADCに依ったが、パイルアップ波形等の解析を確立した。放射を伴う崩壊を解析し補正する方法を確立した。
2017年度にRK値の最終結果を得る。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定では本課題の研究期間内にR_Kの結果を得ることを目指した。実験の遂行とデータ収集まではJ-PARCとハドロン実験施設の運転計画に多少左右されたものの、ほぼ計画通りに終えることができた。データ解析を開始してから、当初の見込みよりやや時間がかかっている。これは幾つかの理由による。１）本研究で新たに企画・製作したSFTはこの種の検出器が世界的にも初めてのものであったため、そして限界設計が求められたこともあり、その十分な性能を引き出して信頼性よく解析するのに想定外の時間を要した。２）精密実験であるがゆえ、RKの解析は十分に慎重にあらゆる系統性をチェックしながら進める必要があり、拙速を避けて十分な時間をかけて進める方針に転換した。
これらの要因による遅れは決して実験の価値と結果の質を損なうものではなく、寧ろ、結果の信頼性を高めることに繋がると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
基金分の2017年度への繰越が認められた。研究組織の会議・打合せを持ちつつ解析を継続する態勢が整っている。RKの最終結果に向けて１）解析アロゴリズムの最終調整、２）SD放射崩壊の解析の確立、３）標的内陽電子相互作用の補正検討、４）系統誤差の算出、５）モンテカルロ計算との比較、を行い、全取得データの解析を秋までに終える。RKの結果は国際会議等で報告するとともに、論文を発表する。
取得データでRK以外の副産物物理の解析も可能である。世界的にも興味が持たれているDark Photon 探索等を行うtことを計画する。SD放射崩壊自体が重要で興味ある課題である。これらの解析を進め、国際会議で報告するとともに論文を発表する。
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| Causes of Carryover |
E36実験のデータ解析に当初の見込みよりやや時間がかかっている。これは幾つかの理由による。１）本研究で新たに企画・製作したSFTはこの種の検出器が世界的にも初めてのものであったため、そして限界設計が求められたこともあり、その十分な性能を引き出して信頼性よく解析するのに想定外の時間を要した。２）精密実験であるがゆえ、RKの解析は十分に慎重にあらゆる系統性をチェックしながら進める必要があり、拙速を避けて十分な時間をかけて進める方針に転換した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
E36実験のRKの最終結果に向けて１）解析アロゴリズムの最終調整、２）SD放射崩壊の解析の確立、３）標的内陽電子相互作用の補正検討、４）系統誤差の算出、５）モンテカルロ計算との比較、を行い、全取得データの解析を秋までに終える。RKの結果は国際会議等で報告するとともに、論文を発表する。
取得データでRK以外の副産物物理の解析も可能である。世界的にも興味が持たれているDark Photon 探索等を行うtことを計画する。SD放射崩壊自体が重要で興味ある課題である。これらの解析を進め、国際会議で報告するとともに論文を発表する。
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