Search for rare muon decay with highest sensitivity to unravel grand unification of elementary particle

寻找具有最高灵敏度的稀有μ介子衰变，以解开基本粒子的大统一

• 批准号: 21H04991
• 负责人: 大谷 航
• 金额: $ 120.56万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04991/
• 关键词: ミュー粒子崩壊; 荷電レプトンフレーバーの破れ; 超対称性; 大統一理論; ニュートリノ; ミュー粒子稀崩壊

本研究課題の第一の目的であるMEG II実験については、2021年に読み出しエレクトロニクスWaveDREAMの量産が完了し、全ての測定器で全チャンネルの信号を読み出すことが可能となった。検討中の幾つかのミュー粒子ビーム強度でエンジニアリング運転を実施し、各測定器の最終調整を行った。また、ビームタイム後半には試験的な物理データの取得を実施することができた。液体キセノン検出器は、光センサー(MPPC)のビーム運転中における性能劣化現象に関する調査が進められ、ビームタイム前にアニーリングによる性能回復を行うことで年間を通した運用が可能であることがわかった。また、全チャンネルを用いた背景ガンマ線測定、荷電パイ粒子の荷電交換(CEX)反応による単色ガンマ線を用いた検出器較正を行い、性能を評価するための各種データを取得した。陽電子飛跡検出器(ドリフトチェンバー)については、前年に最適化された安定動作のための添加ガス条件でコンディショニングを行い、各ビーム強度での安定動作を確認した。ノイズ調査、ミュー粒子通常崩壊からの背景陽電子の飛跡測定、運動量分布測定などが行われた。新実験測定器の要となる光子ペアスペクトロメータ用アクティブコンバーターの開発が進められた。アクティブコンバーターの候補物質の比較研究が行われ、LYSOが検出効率・エネルギー分解能・時間分解能の観点から最も適した物質であるとの結論を得た。さらにシミュレーションによるパイルアップ事象削減のためのセグメント形状の最適化が行われた。さらに、LYSO結晶を用いたアクティブコンバーターの試作機を製作した。

The primary purpose of this research project is to ensure that the MEG II will be fully implemented. However, by 2021, the mass production of the Elektronix WaveDREAM will be completed, and it is possible for the entire measuring device to generate all signals. The number of particles in the test is determined by the intensity of the test and the final adjustment of each detector. The second half of the test is to obtain the physical data. Investigation on performance degradation phenomenon in liquid detector and light detector (MPPC) during operation; All kinds of background measurements, charge exchange (CEX) measurements, and performance measurements are available. The positive electron trace detector is optimized for stable operation in the previous year, and the stable operation of each application intensity is confirmed. For investigation, measurement of background positron trajectories and measurement of motion distribution of particles in general collapse, etc. The new detector needs to be developed in order to improve the performance of the detector. A comparative study on candidate substances of LYSO was carried out, and conclusions were obtained on the detection efficiency, decomposition energy, time decomposition energy, and optimum candidate substances. In addition, the optimization of the shape of the image is also discussed. In the meantime, LYSO crystals are used in the production of test machines

项目成果

Paul Scherrer Institute(スイス)

保罗谢勒研究所（瑞士）

Towards a New μ→eγ Search with the MEG II Experiment: From Design to Commissioning

通过 MEG II 实验迈向新的 μ→eγ 搜索：从设计到调试

• DOI: 10.3390/universe7120466
• 发表时间: 2021
• 期刊: Universe
• 影响因子: 2.9
• 作者: Marco Chiappini;Marco Francesconi;Satoru Kobayashi;Manuel Meucci;Rina Onda;Patrick Schwendimann;on behalf of the MEG II Collaboration
• 通讯作者: on behalf of the MEG II Collaboration

MEG II 実験 2021年物理ランに関する報告 ―ガンマ線測定の現状と課題―

MEG II实验2021物理运行报告 - 伽马射线测量的现状和挑战 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Yumoto G, Nishio H;Muranaka T;Sugisaka J;Honjo MN;Kudoh H. 村中智明，工藤洋，伊藤照悟，小山時隆;中村亮介・田村輝之・島田夏美・赤林英夫;Hidemi Takahashi;関真一郎;小林暁
• 通讯作者: 小林暁

MEG II 実験液体キセノンガンマ線検出器の全チャンネル読み出しでの性能評価

全通道读出的 MEG II 实验液氙伽马射线探测器性能评估

• 发表时间: 2021
• 作者: Yurimoto;H.;Tomoko Morikawa;小林暁
• 通讯作者: 小林暁

University of California, Irvine(米国)

加州大学欧文分校（美国）