ミュー粒子稀崩壊探索によるレプトンフレーバー混合の検証

通过μ子稀有衰变搜索验证轻子风味混合

• 批准号: 08J10813
• 负责人: 西村 康宏
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10813/
• 关键词: 国際研究者交流; スイス:イタリア:ロシア:アメリカ; 素粒子; レプトン; ミューオン; キセノン; カロリメータ; 加速器

本研究では、素粒子として知られるレプトンの1つ、正荷ミュー粒子からより質量の軽い陽電子とガンマ線の2つに崩壊する事象の検証を目的としている。レプトン数が前後で保存されないこのような事象は、ニュートリノでは見つかっているが、荷電を持つミュー粒子等のレプトンでは未だに見つかっていない。しかし、現在提唱されている様々な素粒子の新しい理論モデルが、この崩壊を発見可能な範囲にも予測しているため、これまでの実験より2桁多い10兆個のミュー粒子の中からこの崩壊が起きるかどうかを長期に亘って測定する。このためのガンマ線検出器として、1000L、3トン規模の液体キセノンを使った検出器を薪たに開発した。2009年では前年に比べて液体キセノン純度が純化により大幅に上がり、発光量の大幅な向上が確認できた。また、検出器からの信号波形取得のための回路を大幅に改良した。2009年後半にはパイオン崩壊を用いた液体キセノン検出器の較正測定を行い、2009年における検出器のエネルギー・位置・時間性能を評価し、2か月に亘るミュー粒子崩壊測定を行った。また、2008年に取得したデータを解析して、目的の事象(μ→eγ)の分岐比上限を2.8×10^<-11>(90%C.L.)と導出した。初期に取得した少量のデータを用いたためこれまでより良い結果は得られていないが、今後数年続けて測定する事で目的とする最終的な結果を得る予定となっている。

这项研究的目的是验证带正电的μ子（一种被称为基本粒子的轻子）衰变成两种现象：正电子和伽马射线，两者的质量都较低。这种轻子数不守恒的现象在中微子中已经发现，但在带电μ子等轻子中尚未发现。然而，目前提出的各种基本粒子的新理论模型预测这种衰变的程度可以检测到，因此有可能在10万亿μ子中检测到这种衰变，比之前的实验多了两个数量级长时间测量，看是否发生塌陷。作为用于此目的的伽马射线探测器，我们使用液氙开发了 1000 L、3 吨规模的探测器。 2009年，与前一年相比，液氙的纯度因净化而显着提高，并确认发光量显着提高。此外，从检测器获取信号波形的电路也得到了显着改进。 2009年底，我们利用π介子衰变对液氙探测器进行了校准测量，评估了2009年探测器的能量、位置和时间性能，并进行了为期两个月的μ介子衰变测量。此外，通过分析2008年获得的数据，我们得出目标事件（μ→eγ）的分叉比上限为2.8×10^<-11>（90％C.L.）。尽管由于使用了早期获得的少量数据，尚未获得更好的结果，但他们计划在未来几年内继续测量，以获得他们想要的最终结果。