ヒッグスファクトリーのための新しいミューオン生成方法の確立

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素粒子標準理論を超えた物理の発見のためには、ヒッグス粒子の性質を調べ、その標準理論からのズレを精密に検証することが重要である。そのためには、クリーンなレプトンコライダーが必要不可欠であり、本研究では新しいミューオンコライダーの原理の検討を行った。既存のミューオン生成方法は、エミッタンス低減のためのイオン化冷却法の確立や、実験室系での寿命を延ばすための素早い加速法の確立など、克服すべき課題を多く抱えている。そこで、本研究では高エネルギー陽電子と電子密度の高いガスを用いた新しいミューオン生成方法の検討と、逆コンプトン散乱のガンマ線を用いた新しいミューオン生成方法の検討を行った。エネルギー陽電子と電子密度の高いガスを用いた新しいミューオン生成方法の確立に向けては、Geant4を用いたモンテカルロシミュレーションにより、ルミノシティーを最大化する入射陽電子の条件の探索を行った。その結果、ガス中で相互作用しなかった陽電子を回収し、最小電離により損失したエネルギー分だけ追加速し再びガスと衝突させることで、衝突の繰り返し周波数を増大させることが可能であることがわかった。逆コンプトン散乱のガンマ線を用いたミューオン生成の確立に向けては、コンプトン散乱に用いるレーザーであるTi:Saレーザーの安定化と、発生したガンマ線を測定するための検出器の開発を行った。