Search for new physics using charged pion decay

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カナダのTRIUMF研究所にて行われたPIENU実験は、パイオンの崩壊分岐比を精密に測定することで、新物理の検証を行うことを目的とした実験である。本実験では、2012年までビームタイムを行い、その結果、過去にTRIUMFで行われた実験よりも30倍以上の統計が得られた。そして、2015年に一部のデータを用いた解析が完了し、過去の実験よりも2倍高い精度で崩壊分岐比を求めることができた。現在、全データを用いた崩壊分岐比の解析が間も無く完了しようとしている。一方で、PIENU実験にて得られたパイオンデータを用いた精密なエネルギースペクトラム解析は、標準理論を超えた物理を直接探索することができる。本研究課題は、パイオンデータをより精密に解析し、標準理論を超えた新物理による事象をより高い精度で探索することを目標としている。2022年度はこれまでの経験を さらに発展させ、B中間子を用いた新物理の探索まで物理を広げることができた。そして、B中間子の研究に関しては日本物理学会にて研究成果を発表した。なお、これまでの研究結果をもとに、PIENU実験を改良し、大幅な感度の改善を目指した新実験が計画中である。昨年の5月にスイスのPSI研究所にて、新実験を行うことが採択された。今後、新実験を設計していく上で、PIENU実験の経験は非常に重要な情報となる。新実験の計画書に関してはarXivに投稿済みである。