宇宙線起源背景事象の削減によるμ-e転換探索の感度向上

通过减少源自宇宙射线的背景事件来提高 μ-e 转换搜索的灵敏度

• 批准号: 21H01109
• 负责人: 青木 正治
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01109/
• 关键词: 荷電レプトンフレーバ非保存; ミュー粒子電子転換過程; チェレンコフ検出器; ミュー粒子電子転換

ミュー粒子・電子転換過程(μ- + N → e- + N)は素粒子の標準理論では強く抑制されているが、標準理論を超えた様々な新しい物理モデルではその存在が自然であると考えられている。この過程が発見されれば、宇宙・素粒子研究に大きなインパクトを与えることは必須である。 本研究の目的は、世界第一級の大強度陽子加速器 J-PARC の特長を活かした高品質パルス陽子ビームを用いたミュー粒子・電子転換過程の探索研究 (COMET Phase-I) において、宇宙線を起源とする背景事象をさらに徹底的に削減して3E-15の感度到達をより確かなものとすることにある 。これは、先行研究の感度を 100 倍も改善することに相当する。本研究によって、COMET Phase-I の背景事象に対する備えはより一層万全となるため、世界で最初に事象を観測した場合の確からしさが格段に向上する。本研究では、ミュー粒子・電子転換過程で発生した電子が石英ガラス薄板を通過する時に発生するチェレンコフ光を波長変換ファイバー(WLSF)で外部に取り出し、高い磁場や中性子フラックスが存在しない検出器ソレノイド外に設置する光検出器で検出する装置を新規開発することを目指した。装置開発のために必要なプラスチックシンチレータや光電子増倍管を調達した。また、飛跡検出器を巡行する電子と逆行する正電荷ミュー粒子のtime-of-flightの差分がおよそ10 nsあることに着目して、この時間差を検出できるトラッキングコードの開発を目指して宇宙線試験データ解析の精密化などに着手した。本研究事業は、研究代表者が5月18日に特別推進科学研究費補助金に内定したため、同日をもって廃止された。

The particle electron exchange process (μ- + N → e- + N) is the standard model of the elementary particle. The process of discovery, universe, particle research The purpose of this study is to thoroughly reduce the background events of cosmic ray origin and the sensitivity arrival of 3E-15 by exploring the characteristics of J-PARC, the world's first-class high-intensity positron accelerator, to improve the quality of the positron emission and to explore the particle electron exchange process (COMET Phase-I). The sensitivity of this study is 100 times better. The background events of COMET Phase-I in this study are related to each other in a comprehensive way, and the initial events in the world are related to each other in a positive way. This study is aimed at developing a new device for detecting electrons generated during particle and electron exchange processes, as well as for detecting wavelength shift (WLSF) of light generated during particle and electron exchange processes, as well as for detecting wavelength shift (WLSF) of light generated during particle and electron exchange processes. Device development is necessary to adjust the photoelectron multiplier. In addition, the time-of-flight difference between electrons and retrograde positively charged particles traveling on the flight detector is as high as 10 ns. The development of a flight control device to detect this time difference is aimed at improving the precision of cosmic ray test data analysis. The research representative of this research enterprise was appointed on May 18 to promote the grant of scientific research expenses.