世界最高強度パルスミューオンビームを用いた荷電レプトンフレーバー非保存現象の探索

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J-PARCにおいて荷電レプトンフレーバー非保存現象であるミューオン電子転換過程を従来の100倍以上の精度で探索するCOMET Phase-I 実験が計画されている．感度向上のためにはミューオン源の大強度化が必須であるが，それに伴うイベントレートの増加が大きな問題であった．本研究の目的は，決定木分析により背景事象を効率よく排除するトリガーシステムを新たに開発することである．昨年度の試験結果をもとにトリガー回路の実機を設計・作成した．物理実験中は高放射線環境になることも想定されているため，回路素子には放射線耐性のあるものを選定した．回路に実装されているFPGAのコーディングを行い，他回路との通信も確認した．その際に測定したトリガーロジック全体での処理時間は3.1 usであり，要求値6 usを満たすことがわかっている．円筒型ドリフトチェンバー (CDC) を中心とした測定器システムに完成した回路を実装し，宇宙線を使った動作試験を行った．この試験では物理測定時と同様のトリガーアルゴリズムを採用し，また，昨年度より広い読み出し領域での試験となった．宇宙線に対するトリガー検出効率が99%以上であることを確認できた．検出できないイベントがある原因は，読み出す領域が十分でないことによるアクセプタンスの低下であり，領域を広げることでより高い検出効率を望めることもわかっている．さらに，トリガー回路で扱えるデータ構造を含めたシミュレーションデータを使って性能を新たに見積もった．その結果，信号電子事象に対して99%の感度を保証しつつ，93%の背景事象を削減できることがわかった．これは1.9 kHzのトリガーレートに相当し，要求値24 kHzを下回っている．本科研費は今年度で終了となるが，ビームラインの完成を待って，トリガーシステムの導入とコミッショニングをすぐに始められる状況にあるといえる．