Ｂファクトリー加速器におけるベル検出器を使った小林益川行列の超精密測定

本研究の目的は、現在建設中のスーパーKEKB加速器を使ったBelleII実験で、小林・益川行列要素を現在の１０倍の精度で測定することである。標準理論を超える物理は、小林・益川行列で説明される以上のCP非対称の源であることが期待されている。したがって、BelleII実験における主要な物理課題の一つは、標準理論の正しさを仮定して、小林・益川行列要素を十分な精度で測定し、理論の内部無矛盾を検証することである。このような標準理論の予想値からのズレを測定して、新しい物理の発見につなげるという研究手法は、BelleII実験のような超精密実験によってこそ可能になる手法である。現在の５０倍にもおよぶデータ量にもとづいて、B中間子のCP非対称に関する物理量の観測精度を格段に向上させる。特に、小林・益川三角形とよばれる、B中間子崩壊におけるCP非対称の大きさを表すダイアグラムに現れる第3の角度（φ３）の測定精度を、現在の１０倍程度向上させる。φ３の測定精度は現在１５度程度であり、これを１．５度程度の精度で測定する。φ３は、第３世代bクォークが第１世代uクォークに変化するときの振幅（波動関数）に出現する、フレーバー物理学上きわめて重要な角度であるが、その反応の確率（崩壊幅）が非常に小さいため、これまでの測定では十分な精度が得られておらず、小林・益川三角形の内部無矛盾の検証の大きな障害となっていた。角度φ３を測定するためのB中間子がD中間子とK中間子に崩壊する反応の解析方法を確立し、国際会議等で公表した。さらに、荷電粒子飛跡測再構成プログラムや測定器のシミュレーションプログラムなどの改良結果を検証した。

本研究の目的は、現在建設中のスーパーKEKB加速器を使ったBelleII実験で、小林・益川行列要素を現在の１０倍の精度で測定することである。標準理論を超える物理は、小林・益川行列で説明される以上のCP非対称の源であることが期待されている。したがって、BelleII実験における主要な物理課題の一つは、標準理論の正しさを仮定して、小林・益川行列要素を十分な精度で測定し、理論の内部無矛盾を検証することである。このような標準理論の予想値からのズレを測定して、新しい物理の発見につなげるという研究手法は、BelleII実験のような超精密実験によってこそ可能になる手法である。現在の５０倍にもおよぶデータ量にもとづいて、B中間子のCP非対称に関する物理量の観測精度を格段に向上させる。特に、小林・益川三角形とよばれる、B中間子崩壊におけるCP非対称の大きさを表すダイアグラムに現れる第3の角度（φ３）の測定精度を、現在の１０倍程度向上させる。φ３の測定精度は現在１５度程度であり、これを１．５度程度の精度で測定する。φ３は、第３世代bクォークが第１世代uクォークに変化するときの振幅（波動関数）に出現する、フレーバー物理学上きわめて重要な角度であるが、その反応の確率（崩壊幅）が非常に小さいため、これまでの測定では十分な精度が得られておらず、小林・益川三角形の内部無矛盾の検証の大きな障害となっていた。角度φ３を測定するためのB中間子がD中間子とK中間子に崩壊する反応の解析方法を確立し、国際会議等で公表した。さらに、荷電粒子飛跡測再構成プログラムや測定器のシミュレーションプログラムなどの改良結果を検証した。