Search for new physics in particle physics with world-highest sensitivity of neutral kaon experiment

以世界最高灵敏度的中性Kaon实验寻找粒子物理新物理

• 批准号: 21H04995
• 负责人: 南條 創
• 金额: $ 118.73万
• 依托单位: Osaka University
• 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-21H04995/
• 关键词: 物質宇宙の起源; CPの破れ; フレーバ物理; 稀崩壊; 物質優勢宇宙の謎; CP対称性の破れ; 中性K中間子の稀崩壊

KOTO実験では、物質ばかりの宇宙のなぞに迫るべく、中性K中間子のCPを破る崩壊を探索している。この主要な背景事象に、荷電K中間子の崩壊があることがわかったので、この削減に取り組んでいる。荷電K中間子を検出して事象を排除するためには、中性ビーム中に荷電粒子検出器を設置する必要がある。中性粒子が散乱されると別の背景事象が増えるので、低物質量ながら、高感度の荷電粒子検出器が必要である。このため、厚さ0.2mmのプラスチックシンチレータを用いた超低物質量荷電粒子検出器を考案した。2021年度は、この低物質量荷電粒子検出器の基礎となる、厚さ0.2mmのプラスチックシンチレータ、シンチレーション光の集光機構、光電子増倍管の基礎研究を行い、99.9%以上の検出効率を得られる目処がたった。2022年度以降に実機を開発する基礎となった。さらに、磁石により荷電K中間子をビームの外へ排除する計画で、これに必要な1Tに迫る磁場の永久磁石を設計し準備した。また、2022年度に加速器増強を終え、より高いビーム強度による実験を行う予定であり、それに合わせてKOTO実験のデータ収集システムを更新する。より高速にデータを受けとり、処理することができる計算機を用意し、GPUを用いた高速データ処理の研究を行った。また2021年に取得したデータの解析を進め、荷電K中間子背景事象を含む背景事象の評価を進めた。さらに、荷電π中間子がKOTO検出器と相互作用する際に、中性子が発生し、この中性子により検出器のヒットレートが上昇している可能性があるとわかった。この仮説を検証し、対応作を検討し、より高い効率でデータを取得できる可能性がある。

在Koto实验中，为了介绍事实问题宇宙的奥秘，他们探索了将破坏中性K梅森CP的崩溃。发现这一主要背景事件是被带电的K梅森氏菌的衰变，我们正在努力减少。为了检测带电的K介子并消除事件，必须将带电的粒子检测器放置在中性束中。散射中性颗粒增加了其他背景事件，这需要材料量较低，但充电粒子探测器。因此，设计了使用厚度为0.2 mm的塑料闪烁体的超低材料带电颗粒探测器。在2021财年，我们对0.2mm厚的塑料闪烁体，闪烁光收集机理和光电倍增管进行了基础研究，这是该低体积带电颗粒探测器的基础，我们能够达到超过99.9％的检测效率。从2022年开始，它成为开发实际机器的基础。此外，设计并制备了带有磁场接近1T所需1T的磁场的永久磁铁，并准备使用磁铁从光束上去除带电的K介子。此外，加速器的扩展将于2022年完成，并将通过更高的光束强度实验进行，并将相应地更新Koto实验的数据收集系统。我们准备了一台可以更快地接收和处理数据的计算机，并使用GPU研究了高速数据处理。我们还开始分析2021年获得的数据，并评估了背景事件，包括带电的K Meson背景事件。此外，发现当带电的乳头与koto检测器相互作用时，可能会产生中子，这可能会增加检测器的命中率。可以检验该假设，并可以考虑对应关系，并且可以以更高的效率获取数据。

项目成果

Search for rare kaon decays at the J-PARC KOTO experiment

在 J-PARC KOTO 实验中寻找罕见的 kaon 衰变

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田広幸;伊藤耕介;平野創一朗;坪木和久;篠田太郎;加藤雅也;金田幸恵;大東忠保;辻野智紀;嶋田宇大;中澤哲夫;長浜則夫;清水健作;堀之内武;高橋暢宏;清水慎吾;南出将志;Tomoyuki Arakawa;Koji Shiomi
• 通讯作者: Koji Shiomi

J-PARC E14 KOTO Experiment

J-PARC E14 KOTO 实验

GPU computing and online event processing at the High Level Trigger of the KOTO experiment

KOTO 实验高级触发器的 GPU 计算和在线事件处理

• 发表时间: 2023
• 作者: YAMADA Hiroyuki;ITO Kosuke;TSUBOKI Kazuhisa;SHINODA Taro;OHIGASHI Tadayasu;YAMAGUCHI Munehiko;NAKAZAWA Tetsuo;NAGAHAMA Norio;SHIMIZU Kensaku;A. Oya;Gonzalez Mario
• 通讯作者: Gonzalez Mario

J-PARC KOTO実験 2019，2020，2021年物理ランの解析状況

J-PARC KOTO 实验 2019、2020、2021 物理运行分析状态

• 发表时间: 2022
• 作者: 塩見公志

J-PARC KOTO実験 2021年ランでのデータ取得と信号アクセプタンスの研究

J-PARC KOTO 实验 2021 运行数据采集和信号接受研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 白石諒太