ミューオン異常磁気双極子モーメント精密測定の新展開

本研究の目的は、米国Fermi 加速器研究所でのE989 実験に参加し、ミューオンの異常磁気双極子モーメント（以下、a_μ = (g － 2)/2 という）を従来の４倍以上の精度の0.14ppm で測定し、素粒子物理学の標準理論を超える新しい物理を確立することである。前回2001年の米国Brookhaven 国立研究所のE821 実験では、a_μ 値を0.54ppm の精度で測定した。その実験値は、標準理論の予測値から約3.2 σほどずれた値になっており、新物理の手がかりではないかと注目が集まっている。本実験により実験精度を更に４倍ほど向上し、またもし中心値が現在のままであるとすると、7.5σ のずれとなり、新しい物理の手がかりを優位な精度で確立できる重要な素粒子実験研究となる。平成24年度には、電子カロリメータ測定器の候補としてW/SciFi とPbF2 の２つの測定器があり、性能試験や測定器製作費用などを考慮して選択を行った。その結果、PbF2を第1候補とすることが決定された。日本グループは判断の資料となる測定器性能試験に参加した。また、電子カロリメータの読み出し装置として、Multi Pixel Photon Counter (MPPC)が候補のひとつとして考えられている。その場合、多くの電子が一つの電子カロリメータのモジュールに入射することがある。大阪大学の大学院学生が米国ワシントン大学を長期滞在し、多くの電子が入射した場合にMPPCでそれらを識別することができるかどうか、MPPCとレーザー源を使って試験した。２つの電子の時間差の関数として、識別能力を評価した。それらの結果は実験グループのレポートとしてまとめられてテクニカルレポートとなっている。

本研究の目的は、米国Fermi 加速器研究所でのE989 実験に参加し、ミューオンの異常磁気双極子モーメント（以下、a_μ = (g － 2)/2 という）を従来の４倍以上の精度の0.14ppm で測定し、素粒子物理学の標準理論を超える新しい物理を確立することである。前回2001年の米国Brookhaven 国立研究所のE821 実験では、a_μ 値を0.54ppm の精度で測定した。その実験値は、標準理論の予測値から約3.2 σほどずれた値になっており、新物理の手がかりではないかと注目が集まっている。本実験により実験精度を更に４倍ほど向上し、またもし中心値が現在のままであるとすると、7.5σ のずれとなり、新しい物理の手がかりを優位な精度で確立できる重要な素粒子実験研究となる。平成24年度には、電子カロリメータ測定器の候補としてW/SciFi とPbF2 の２つの測定器があり、性能試験や測定器製作費用などを考慮して選択を行った。その結果、PbF2を第1候補とすることが決定された。日本グループは判断の資料となる測定器性能試験に参加した。また、電子カロリメータの読み出し装置として、Multi Pixel Photon Counter (MPPC)が候補のひとつとして考えられている。その場合、多くの電子が一つの電子カロリメータのモジュールに入射することがある。大阪大学の大学院学生が米国ワシントン大学を長期滞在し、多くの電子が入射した場合にMPPCでそれらを識別することができるかどうか、MPPCとレーザー源を使って試験した。２つの電子の時間差の関数として、識別能力を評価した。それらの結果は実験グループのレポートとしてまとめられてテクニカルレポートとなっている。