超対称大統一模型の予言する中性K中間子への陽子崩壊の探索

寻找超对称大统一模型预测的质子衰变为中性卡子

基本信息

批准号：
22KJ2813
负责人：
松本遼
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2813/
关键词：
陽子崩壊スーパーカミオカンデ超対称性大統一理論

项目摘要

未だ観測されていない陽子崩壊事象の観測は、現在の素粒子物理学における標準模型を超えた模型である大統一理論の直接的な証拠となる。本研究では、現在世界最大の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において、陽子がミューオンと中性K中間子に崩壊する事象の探索を行った。この崩壊モードは過去にスーパーカミオカンデにおける観測データを用いて探索されたが、統計的に有意な信号事象は観測されず、寿命の下限値に1.6×10^{33}年の制限が課せられていた。本研究では、事象再構成アルゴリズムを改良し、対象とした陽子崩壊事象における特徴の一つである、異なる発生点から発生する粒子に対する再構成精度の向上を実現した。また、実験データをもとにK中間子の散乱断面積のモデルを改良し、結果として系統不確かさを抑えることに成功した。これらの改良に加え、過去の解析の約２倍の観測データを解析することで、測定感度を大幅に向上して探索を行なった。探索の結果、最終サンプルに統計的に有意な信号事象は観測されなかったが、許容されるミューオンと中性K中間子への陽子崩壊寿命の下限値に対し、3.6×10^{33}年の制限が与えられた。これは過去の探索結果による寿命の制限値を２倍以上更新する世界で最も厳しい制限である。この陽子崩壊探索の結果はスーパーカミオカンデコラボレーションの論文としてPhysical Review D誌より公表した。

对尚未观测到的质子衰变事件的观测为大统一理论提供了直接证据，该理论超越了当前粒子物理学中的标准模型。在这项研究中，我们使用目前世界上最大的水切伦科夫探测器Super-Kamiokande探测器来寻找质子衰变为μ介子和中性介子的现象。先前使用 Super-Kamiokande 的观测数据探索了这种衰变模式，但没有观察到统计上显着的信号事件，并且对 Ta 的寿命施加了 1.6 × 10^{33} 年的下限。在本研究中，我们改进了事件重建算法，提高了不同生成点生成的粒子的重建精度，这是目标质子衰变事件的特征之一。他们还根据实验数据改进了kaon散射截面模型，并成功降低了系统的不确定性。除了这些改进之外，通过分析大约是过去分析两倍的观测数据，搜索的测量灵敏度显着提高。搜索的结果是，在最终样本中没有观察到具有统计学意义的信号事件，但给出了μ介子和中性介子的允许质子衰变寿命的下限为3.6×10^{33}年。这是世界上最严格的限制，是基于过去搜索结果的生命周期限制的两倍多。这项质子衰变研究的结果作为 Super-Kamiokande 合作论文发表在《物理评论 D》上。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

スーパーカミオカンデ検出器におけるミューオンと中性K中間子への陽子崩壊探索

在超级神冈探测器中寻找质子衰变成 μ 子和中性 kaon

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤大河;澤田和弥;對馬帆南;池口徹;R. Matsumoto et al. (Super-Kamiokande Collaboration);松本遼
通讯作者：
松本遼

スーパーカミオカンデ公式ホームページ

超级神冈官方主页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Search for proton decay into muon and neutral Kaon in Super-Kamiokande

在超级神冈探测器中寻找质子衰变成μ介子和中性Kaon

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤大河;澤田和弥;對馬帆南;池口徹;R. Matsumoto et al. (Super-Kamiokande Collaboration);松本遼;Ryo Matsumoto;Ryo Matsumoto
通讯作者：
Ryo Matsumoto

Search for proton decay via p ? µ + K 0 in 0.37 megaton-years exposure of Super-Kamiokande

通过 p 寻找质子衰变？