Advance on the Research of Charged Lepton Flavor by using a High-Intensity Muon Source

本研究計画では、ミュー粒子・電子転換過程を従来よりもはるかに高い感度で探索することを目指している。そのために、先進ミュー粒子ビームラインから飛来する大強度負電荷ミュー粒子を超伝導検出器ソレノイド(DS)の中央に設置したミュー粒子標的に静止させ、ミュー粒子の反応によって発生する電子の運動量を正確に測定する。実験に使用する超伝導電磁石などは大型でありその製造には時間がかかる。最初の3年間(2021-2023年度)は、超伝導ブリッジソレノイド(BS)や超伝導検出器ソレノイド(DS)の製造、ならびに電子検出器の開発に集中する計画である。2021年度にはまず、BSの製作を行なった。さらに、2023年度にDSを組み立てるために、DSの熱シールドおよび取り付け品一式の製造調達を2021年度繰越事業として実施した。2021年度6月には、J-PARC 主加速器からのパルス陽子ビームを測定する実験を実施し、物理測定を実施するために充分な品質であることを確認した。電子検出器は円筒形状をしたドリフトチェンバー(CDC)とトリガーカウンター(CTH)から構成される。オーストラリア・モナシュ大学と共同で、機械学習の技術を用いて高いバックグランドヒットの中から目的とする信号を抽出するCDCトリガー回路の開発や、-40°Cに冷却することによって高い放射線環境下においてもノイズを抑えて半導体光検出器(SiPM)を動作させるためのCTH-SiPM冷却読み出し装置の開発を行った。2022年度に予定している先進ミュー粒子ビームラインの試験に備えて、ミュー粒子ビームの運動量分布を測定する為の装置、レンジカウンターシステム、の開発を行なった。特に、低運動量負電荷ミュー粒子も測定できるように、厚さ0.5 mmのプラスチックシンチレーターを用いたレンジカウンターの基本性能評価を行い、良好な結果を得ることができた。

本研究計画では、ミュー粒子・電子転換過程を従来よりもはるかに高い感度で探索することを目指している。そのために、先進ミュー粒子ビームラインから飛来する大強度負電荷ミュー粒子を超伝導検出器ソレノイド(DS)の中央に設置したミュー粒子標的に静止させ、ミュー粒子の反応によって発生する電子の運動量を正確に測定する。実験に使用する超伝導電磁石などは大型でありその製造には時間がかかる。最初の3年間(2021-2023年度)は、超伝導ブリッジソレノイド(BS)や超伝導検出器ソレノイド(DS)の製造、ならびに電子検出器の開発に集中する計画である。2021年度にはまず、BSの製作を行なった。さらに、2023年度にDSを組み立てるために、DSの熱シールドおよび取り付け品一式の製造調達を2021年度繰越事業として実施した。2021年度6月には、J-PARC 主加速器からのパルス陽子ビームを測定する実験を実施し、物理測定を実施するために充分な品質であることを確認した。電子検出器は円筒形状をしたドリフトチェンバー(CDC)とトリガーカウンター(CTH)から構成される。オーストラリア・モナシュ大学と共同で、機械学習の技術を用いて高いバックグランドヒットの中から目的とする信号を抽出するCDCトリガー回路の開発や、-40°Cに冷却することによって高い放射線環境下においてもノイズを抑えて半導体光検出器(SiPM)を動作させるためのCTH-SiPM冷却読み出し装置の開発を行った。2022年度に予定している先進ミュー粒子ビームラインの試験に備えて、ミュー粒子ビームの運動量分布を測定する為の装置、レンジカウンターシステム、の開発を行なった。特に、低運動量負電荷ミュー粒子も測定できるように、厚さ0.5 mmのプラスチックシンチレーターを用いたレンジカウンターの基本性能評価を行い、良好な結果を得ることができた。