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:
  • 金额:
    $ 123.55万
  • 依托单位:
  • 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。
尽管据说带电轻子的弗莱珀转换现象不会发生在粒子物理标准模型的框架内,但许多超越标准模型的新物理模型预测它将在未来以可观测的水平发生。因此,它被认为是发现新物理的最佳物理过程之一。带电轻子的襟翼转换中最重要的过程之一是μ子-电子转换过程。我们将在东海村的J-PARC质子设施建设世界最高强度的脉冲μ介子束线,并正在推进和准备进行COMET第一期实验(J-PARC E21实验)。该实验计划于 2024 年之后开始。本研究的目的是使实验精度较原值提高数倍,保证测量结果的可靠。 COMET第一阶段实验使用圆柱形气体漂移室(CDC)作为主要探测器来精确测量μ子-电子转换过程中的电子动量。 CDC置于1T磁场中。 2021 财年 (R3) 的结果可总结如下。由于CDC放置在磁体内部的密封空间中,CDC的读出电子电路产生的热量成为问题。需要一种能够主动消除这些热量的设计。否则,FPGA 可能会发生故障。因此,考虑了一种设计,其中冷却头与作为读出电路最热部分的FPGA元件接触,并用水冷却。 2021 年,制造了用于该读出电子电路的原型冷却系统。经过反复改进设计,同时考察实际冷却温度等,我们终于能够达到满足要求的性能。因此,我们通过将水冷管从外部引到CDC的端面,就能够完成一个可以冷却100多个FPGA的系统。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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:
  • 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)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
COMET-CDC検出器における宇宙線試験の解析
COMET-CDC 探测器的宇宙射线测试分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    西原 遊;辻野 典秀;久保 友明;山崎 大輔;土居 峻太;今村 公裕;芳野極;太田 早紀
  • 通讯作者:
    太田 早紀
久野研究室
库诺实验室
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  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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    $ 123.55万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 123.55万
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    2023
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    $ 123.55万
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    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 123.55万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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