レプトンフレーバーを破るミュー粒子崩壊の研究

破坏轻子味的μ子衰变研究

• 批准号: 12047209
• 负责人: 森 俊則
• 金额: $ 167.49万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12047209/
• 关键词: レプトンフレーバーの破れ; ミューオン稀崩壊; 超対称性理論; 大統一理論; 太陽ニュートリノ; ニュートリノ振動; 液体キセノン; PSI(ポールシェラー研究所)

本年度は実験の早期開始をめざし各検出器要素の準備作業が精力的に行われた。液体キセノン検出器に関しては、主に二種類のガンマビームを用いて大型プロトタイプ検出器の性能評価を行った。産業技術総合研究所TERASにおいて最大40MeVの逆コンプトンガンマ線を用いてコンプトンスペクトルを測定、そのエッジの広がりからエネルギー分解能を、またコリメーターを用いることで位置分解能を評価した。その後PSI・πE1ビームラインにおいて、π+p→π^0+nにおけるπ^0粒子2γ崩壊から180度の角度で放出された二つのガンマ線のうち一方をタグすることで、ほぼ単色のガンマ線を利用して、エネルギーおよび時間分解能を評価することができた。プロトタイプで得られたデータと経験を元に実機の設計が進められた。スペクトロメータ用電磁石は建設が完了し励磁試験が行われた。クエンチテストなどで電磁石の健全性を確認しながら通電電流を上げていき、最終的に通常運転電流より5%高い通電電流380Aでの励磁に成功した。試験終了後電磁石はPSIまで輸送され、現地でも同様の励磁試験が行われ所定の性能を実現していることを確認した。実験で使用されるπE5ビームラインに関しては、引き続きミューオンビームの基本特性の測定が行われた。ビーム中の電子成分の除去、ミューオンビーム強度、ビームスポットサイズ等必要な条件を満たすビームチャンネルが決定された。得られたデータを元にしたビームラインマグネットの設計作業はほぼ終了した。TOFカウンターに関してはz方向カウンターに使用するPMTの磁場中での動作特性などの調査が行われ、使用するPMTが選定された。またφ方向カウンターに使用される予定のAPDのテストも行われ、実機の設計作業が順調に進められた。ドリフトチェンバーは基本的な設計作業が完了、フルプロトタイプの製作が開始された。

今年，各探测器元件的准备工作都在积极进行，力求尽早开始实验。关于液氙探测器，我们主要评估了使用两种类型伽马射线的大型原型探测器的性能。康普顿光谱是在日本产业技术综合研究所TERAS使用高达40MeV的逆康普顿伽马射线进行测量的，并根据边缘的扩展来评估能量分辨率，并使用准直器来评估位置分辨率。后来，在PSI πE1光束线上，通过标记π^0粒子在π+p→π^0+n处的2γ衰变以180度角发射的两束伽马射线之一，检测到了几乎单色的伽马射线可以用来评估能量和时间分辨率。实际机器的设计是根据从原型获得的数据和经验进行的。光谱仪电磁铁的搭建完成，并进行励磁测试。在通过失超试验等方法确认电磁铁完好性的同时，加大了电流，最终以380A的电流成功励磁，比正常工作电流高出5%。测试完成后，电磁铁被运至PSI，现场进行类似的励磁测试，以确认其达到了规定的性能。对于实验中使用的πE5光束线，继续测量μ介子束的基本特性。确定满足束中电子成分的除去、μ子束强度、束斑尺寸等必要条件的束通道。基于所获得数据的束线磁体设计工作已基本完成。对于TOF计数器，研究了z方向计数器中使用的PMT在磁场中的工作特性，并选择了要使用的PMT。预定用于φ方向计数器的APD也进行了测试，实机的设计工作进展顺利。漂移室的基本设计工作已经完成，完整原型的生产已经开始。

项目成果

T.Doke, T.Mori et al.: "Development of a liquid xenon scintillation detector for a new experiment to search for μ→eγ decays"Nuclear Instruments and Methods. A505. 199-202 (2003)

T.Doke、T.Mori 等人：“用于寻找 μ→eγ 衰变的新实验的液体氙闪烁探测器的开发”核仪器和方法 199-202 (2003)。

八島純 他: "Search for Lepton Flavor Violation, Muon Decay Experiment"Proc.New Initiatives in Lepton Flavor Violationa and Neutrino Oscillations with Very Intense Muon and Neutrino Sources, Hawaii, USA, 2-6 October, 2000. (2001)

Jun Yashima 等人：“Search for Lepton Flavor Violation, Muon Decay Experiment”Proc.New Initiatives in Lepton Flavor Violation and Neutrino Oscillations with Very Intense Muon and Neutrino Sources，美国夏威夷，2000 年 10 月 2-6 日。(2001)

三原 智他: "R&D works on liquid xenon photon detector for e experiment at PSI"Proc. The 3rd International Workshop on Neutrino Factories based on Muon Starage Rings -May 29, 2001, Tsukuba, Japan. (発表予定). (2001)

Satoshi Mihara：“PSI 电子实验的液体氙光子探测器的研发工作”Proc. 第三届基于 Muon Starage Ring 的中微子工厂国际研讨会 - 2001 年 5 月 29 日，日本筑波（2001 年）。

春山富義他: "粒子検出用Xenonシステムの研究(5)〜大型プロトクライオスタットの冷却試験〜"2001年度春季低温工学・超電導学会講演概要集. 226 (2001)

Tomiyoshi Haruyama等人：“用于粒子检测的氙系统的研究（5）-大型原低温恒温器的冷却测试-”2001年春季低温工程与超导学会会议摘要226（2001）。

Stefan Ritt.: "Electronics for the mu -> e gamma experiment"Nuel.Instr. and Meth.A. 494. 520-525 (2002)

Stefan Ritt.：“用于 mu -> e 伽马实验的电子学”Nuel.Instr.