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Search for Nucleon Decay to Test Grand Unified Theory

寻找核子衰变来检验大统一理论

基本信息

批准号：
18J21619
负责人：
竹中彰
金额：
$ 1.73万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21619/
关键词：
核子崩壊探索大統一理論

项目摘要

本研究の目的は大統一理論の証拠となる核子崩壊を発見、または、その崩壊寿命に世界最高の制限をつけることである。世界最大の二層式水チェレンコフ検出器であるスーパーカミオカンデ検出器の性能を最大限に用いるために、解析に使用する領域(有効質量領域)を先行研究よりも20%程度増大させ、核子崩壊p→e+π0、p→μ+π0の探索を行なった。この有効質量拡張は、データ選別アルゴリズム改良によるデータ高品質化、事象再構成アルゴリズムの高精度化、検出器応答由来の系統誤差の詳細な見積もりにより完了しており、前回結果と比べて約1.5倍の統計量(観測時間25%向上を含む)を本研究では用いた。探索の結果、p→e+π0については候補事象は観測されず、p→μ+π0については候補事象が一つ観測された。これらの結果は、期待される大気ニュートリノ由来の背景事象(p→e+π0: 0.59事象, p→μ+π0: 0.94事象)と無矛盾であり、核子崩壊を示す有意な信号の超過は見られなかった。そして、各崩壊モードについて、τ/B(p→e+π0)>1.6×10^{34}年、τ/B(p→μ+π0)>2.4×10^{34}年という世界で最も厳しい核子崩壊寿命下限値を信頼区間90%で設定した。有効質量拡張を可能にした解析の改善、これらの核子崩壊探索の結果をスーパーカミオカンデコラボレーションの論文としてまとめ、Physical Review D誌より公表した。本研究の目的である「核子崩壊を発見できなかった場合でも、その崩壊事象に世界最高の制限を与える」ことを達成しており、研究は順調に進展した、と言える。

The purpose of this study is to prove the grand unified theory, discover the nuclear collapse, and limit the collapse lifetime of the world. The world's largest two-layer water detector has been studied in advance in the field of maximum use, analysis and use (with quality), and exploration of nuclear collapse p→e+π0, p→μ+π0. This study is aimed at improving the quality of data, reconstructing data, improving the accuracy of data, and analyzing the systematic error of the source of the detector. The statistical quantity of about 1.5 times of the previous result (25% of the measurement time) is used in this study. Search results, p→e+π 0 The result is that the background event (p→e+π0: 0.59 event, p→μ+π0: 0.94 event) is expected to be large and the background event is expected to be large. For example, τ/B(p→e+π0)>1.6×10^{34} years, τ/B (p→μ+π0)>2.4×10^{34} years, the lowest limit of the nuclear collapse lifetime in the world is set at 90%. The results of the analysis of the potential for quality improvement and the exploration of nuclear hazards are presented in the Journal of Physical Review. The goal of this study is to achieve the highest limit of nuclear collapse in the world.