Development of a vacuum compatible ultra-light spectrometer to explore the new physics with high intensity muon beam

开发真空兼容超光光谱仪，用高强度μ子束探索新物理

• 批准号: 21H04482
• 负责人: 西口 創
• 金额: $ 26.12万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04482/
• 关键词: 素粒子実験; 放射線検出器; ミューオン; ビーム計測; 分光計; ガス検出器

素粒子標準理論を超える新物理に優れた感度があると期待されるミューオン=電子転換過程探索実験の感度を向上させるため、飛跡検出器の高感度化を目指す。特に、同過程の信号事象は105MeVという低エネルギー電子であるため、飛跡検出器の構成素材の低物質量化が実験高感度化の鍵を握る。そこで本研究では、先に準備研究で実現した真空中で動作可能な20ミクロン厚・9.5mm径ストローによる比例計数管を多数実装して大型化した、「真空中で動作可能な飛跡検出機」を複数製作し、ミューオン=電子転換過程探索実験における電子分光計の準備を完了することを目指す。また、準備研究では実現に及ばなかった12ミクロン厚・5mm径という薄膜・小口径ストロー比例計数管を実現し、究極の軽量化飛跡検出器の実現を目指す。これにより、J-PARCで実施予定のミューオン=電子転換過程探索実験の感度を最終的に10,000倍向上させることを目指す。そのため、20ミクロン厚・9.5mm径の導電性薄膜ストローを用いた飛跡検出器を建設する。飛跡検出器に導電性薄膜ストローを実装する際、ストロー膜は検出器の電極を構成するため、その位置は精度良く実装される必要がある。しかし、20ミクロンという薄膜であるため、その位置精度を保証するためには適正な張力を印加する必要があり、準備研究の結果、ストロー1本あたりおよそ1kGの張力が必要となる。飛跡検出器には１機あたり480本のストローが実装されるため、大きな応力が生じることになる。そこで、ストローを多数実装するための圧力容器が必要になるため、R3年度にはこの圧力容器と、圧力容器内にストローを精度良く保持するための位置保証ジグを製作した。ストローの実装はこれをただちに開始し、検出器の製作は順調に進んでいる。

The sensitivity of the particle standard model is expected to increase. In particular, the signal event of the same process is 105MeV, and the low material quantization of the constituent materials of the flight detector is held. In this study, the preparation of electronic spectrometer for vacuum operation with a thickness of 20 mm and a diameter of 9.5 mm was completed. The preparation of the study and the realization of the 12 mm thick, 5mm diameter thin film, small diameter proportional counter and the ultimate quantitative flight detector are indicated. J-PARC is the ultimate 10,000-fold increase in sensitivity of electronic conversion process exploration. A conductive film with a diameter of 9.5 mm and a thickness of 20 mm. The conductive thin film of the track detector is necessary for the installation of the electrode structure of the track detector with good positional accuracy. 20 ° C, 20 ° C The flight detector is equipped with a large number of sensors. The pressure vessel is necessary for most of the installation, and the pressure vessel is manufactured with good accuracy in R3. In the beginning, the detector was manufactured in sequence.

项目成果

StrECAL system for COMET Phase-I and Phase-II

COMET 第一阶段和第二阶段的 StrECAL 系统

• 发表时间: 2021
• 作者: Ma. Shanlene D.C. Dela Vega;Hiroki Kondo;Takayoshi Tsutsumi;Thi-Thuy-Nga Nguyen;Kenji Ishikawa;Makoto Sekine;and Masaru Hori;Hajime Nishiguchi
• 通讯作者: Hajime Nishiguchi

CERN(スイス)

欧洲核子研究组织（瑞士）

Properties of straw tubes for the tracking detector of the COMET experiment

COMET实验跟踪探测器用吸管的特性

• DOI: 10.1016/j.nima.2021.165242
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
• 作者: Volkov A.;Evtoukhovich P.;Kravchenko M.;Kuno Y.;Mihara S.;Nishiguchi H.;Pavlov A.;Tsamalaidze Z.
• 通讯作者: Tsamalaidze Z.

Vacuum-Compatible Ultra-Thin-Wall Straw Tracker; Detector construction, Thinner straw R&D, and the brand-new graphite-straw development

真空兼容超薄壁吸管追踪器；

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Zhao;Hajime Nishiguchi
• 通讯作者: Hajime Nishiguchi

JINR(ロシア連邦)

JINR（俄罗斯联邦）