New Initiative on Search for Charged Lepton Flavor Violation with Highly Intense Muon Source

利用高强度μ子源寻找带电轻子味违规的新举措

基本信息

批准号：
18H05231
负责人：
久野良孝
金额：
$ 123.55万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-06-11 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

荷電レプトンのフレーパ一転換現象は素粒子物理学の標準理論枠内では起きないとされるが、標準理論を超える多くの新物理モデルの理論では、将来観測可能なレベルで発生すると予言している。したがって、新しい物理を発見する最善の物理過程のひとつと考えられている。荷電レプトンのフレーパ一転換で最も重要な過程の一つは、ミューオン電子転換過程である。我々は、東海村のJ-PARC陽子施設において世界最高強度パルスミューオンピームラインを建設し、このミューオン電子転換過程を現在の上限値を100倍上回る実験精度で探索するCOMET Phase-I実験(J-PARC E21実験)を推進し準備している。この実験は2024年以降に開始することになっている。本研究の目的は、この実験精度を当初の値をさらに数倍向上し測定を確実なものにすることである。COMET Phase-I実験では、ミューオン電子転換過程からの電子の運動量を正確に測定する主要な検出器として円筒型ガスドリフトチェンバー(CDC)が使用される。CDCは1Tの磁場中に配置される。2021年(R3)度の実績は、次のようにまとめられる。CDCは磁石の内部の密封した空間に配置されるため、CDCの読み出し電子回路の発熱が問題となる。積極的にこの熱を取り除く設計が必要である。そうでないとFPGAが誤動作する可能性がある。そこで、読み出し回路の、特に最も熱くなるFPGA素子の部分に冷却ヘッドを接触させ水冷で冷却する設計が検討された。2021年度には、この読み出し電子回路の冷却システム試作器が製作された。実際の冷却温度などを調べながら設計に改良を重ね、最終的に要求を満足する性能を出す事ができた。したがって、水冷パイプを外部からCDCの端面に持っていき、１００台余りのFPGAを冷却するシステムを完成する事ができた。

在粒子物理学的标准理论框架内，不认为有带电瘦素的Flaer-Transformation现象的现象不存在，但是许多超过标准理论的新物理模型的理论预测它们将来会在可观察的水平上发生。因此，它被认为是发现新物理学的最佳物理过程之一。带电瘦素的恒定转化率中最重要的过程之一是muon电子转化率。我们正在Tokai村的J-PARC质子质子设施上建立世界上最高的强度脉搏MUON PEEM线，并准备促进和准备彗星I期实验（J-PARC E21实验），以搜索超过当前100次上限的实验精度，以搜索此MUON电子转换过程。该实验计划在2024年之后开始。该研究的目的是进一步提高实验准确性，比原始值多几倍，以确保测量值。在彗星I期实验中，使用圆柱体气流室（CDC）用作准确测量MUON电子转换过程电子动量的主要检测器。 CDC位于1T磁场中。 2021（R3）的结果总结如下：由于CDC位于磁铁内部的密封空间中，因此CDC的读出电子电路的热产生成为问题。需要积极去除这种热量的设计。否则，FPGA可能会发生故障。因此，研究了一种设计，其中使冷却头与读取电路的部分（尤其是FPGA元件中最热的部分）接触，并通过水冷却进行冷却。在2021年，制造了用于此读出的电子电路的原型冷却系统。我们继续改进设计，同时研究实际的冷却温度，并最终达到满足要求的性能。因此，可以通过从CDC的外部到末端的水冷却管来完成一个系统来冷却100 fPGA的系统。

项目成果

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科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Selecting μ→e conversion targets to distinguish lepton flavour-changing operators

选择μ→e转换目标来区分轻子变味算子

DOI：
10.1016/j.physletb.2019.01.042
发表时间：
2019
期刊：
Physics Letters B
影响因子：
4.4
作者：
S. Davidson;Y. Kuno;M. Yamanaka
通讯作者：
M. Yamanaka

Study of Gas Gain Saturation for Cylindrical Drift Chamber in COMET Phase-I with cosmic-ray test

宇宙射线测试彗星一期圆柱形漂移室气体增益饱和度研究

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
un Siyuan;Masaharu Aoki;Yuya Higuchi;Yoshitaka Kuno;Manabu Moritsu;Yohei Nakatsugawa;Yu Nakazawa;Akira Sato;Wu Chen;Hisataka Yoshida;and the COMET-CDC group
通讯作者：
and the COMET-CDC group

Institute of High Energy Physics/Sun Yat-Sen University/Nanjing University(中国)

高能物理研究所/中山大学/南京大学（中国）