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ミューオニウム・反ミューオニウム変換の予備実験

ミューオニウム・反ミューオニウム変換の予備実験. 京都大学理学部物理第二教室 2002 年度 4 回生課題研究 小黒桂、臼井宗一郎、谷口七重、 J.A.Hutasoit 担当教官：　笹尾　登、野村　正 (*). Contents. Motivation Mu → anti-Mu 実験 Activation 法 原理試験のための実験 負ミューオン捕獲実験 184 Ta の検出実験 結果 まとめ. m +. m +. e +. m -. m +. m -. n m. W N. D ++. W R. W L. n e. e -. e +.

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ミューオニウム・反ミューオニウム変換の予備実験

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  1. ミューオニウム・反ミューオニウム変換の予備実験ミューオニウム・反ミューオニウム変換の予備実験 京都大学理学部物理第二教室 2002年度4回生課題研究 小黒桂、臼井宗一郎、谷口七重、 J.A.Hutasoit 担当教官：　笹尾　登、野村　正(*) KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  2. Contents • Motivation • Mu → anti-Mu 実験 • Activation法 • 原理試験のための実験 • 負ミューオン捕獲実験 • 184Ta の検出実験 • 結果 • まとめ KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  3. m+ m+ e+ m- m+ m- nm WN D++ WR WL ne e- e+ e- m- e- e+ Modivationミューオニウム・反ミューオニウム変換 • Muonium(m+e-)から anti-muonium(m-e+)へ • Lepton Flavor Violation 過程 • Beyond the Standard Model • Doubly charged Higgs • Heavy Majorana neutrino • Neutral scalar (SUSY,…) KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  4. Mu → anti-Mu 実験Mu → anti-Mu 変換実験 • ミューオンビームラインでのカウンター実験Present World Record (PSI, 1999) • Coincidence of • e+ of anti-Mu (13.5eV, accelerated to 7keV) and • e- from m- decay (Michel, max 53MeV) • Background limited • Activation method (TRIUMF, 1990) KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  5. Mu → anti-Mu 実験Activation法による anti-Mu 検出 • 正荷電ミューオンの入射 (Muの形成) • Anti-Mu (m-e+) への変換 • 負ミューオン捕獲 (m-+184W → nm+184Ta) • 184Ta の検出 • ビームから離れた場所で測定する⇒バックグラウンドを避けられる KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  6. 8.7h 184Ta 1.699MeV 1.285MeV 8.3ms 0.748MeV 0.364MeV 0.111MeV 0 184W Mu → anti-Mu 実験184Ta の検出 • ベータ崩壊 (184Ta → 184W )(t=8.7h, 1.17MeV) • 同時ガンマ線放出(t<10ns, 414keV) • 遅延ガンマ線放出(t=8.3ms) b (max. 1.17MeV) 414keV 921keV KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  7. 原理試験のための実験負ミューオン捕獲実験 • ミューポートでの照射 • Pm-=60MeV/c • 純タングステン・シートの標的 • 厚さ100mm×20枚 （16枚でほぼ全て止まる） • フラックスの算出 • ポートでのm-崩壊時間スペクトラムより • ダミーのアルミ板 • タングステン標的 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  8. g1 e- g2 原理試験のための実験184Ta 検出装置 • ベータ崩壊 • 2mmt プラスチックシンチレータの積層 • 隙間にタングステンフォイルを挿入 • ガンマ線 • NaI(Tl)結晶　6本 5.5cm 17cm KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  9. 414keV 光電ピークのみ 採用 結果184Ta　測定　：　同時光子 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  10. 複数レベルの組み合わせ • 537+384+253+111 • 921+253+111 • 1174+111 921keV 537 1174 結果184Ta　測定　：　遅延光子 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  11. 結果184Ta　測定　：　遅延光子時間 Eg=537keV 　光電ピーク Eg=921keV 光電ピーク カットなし Decay time: 8.3ms どのエネルギーでも コンシステント Low Eg Eg=1174keV 　　光電ピーク KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  12. 結果184Ta　測定　：　捕獲レート • 照射ミューオン数 • 4.2x106m- stop in Tungsten sheets • 184Taからの信号に対する検出効率 • G(b)=60% • G(g)=33% • G(g,delay)=53% • … • 捕獲後に184Taとなる割合が求められる • 0.03 ⇔ c.f. 0.107; PRD41,2709(1999) • 検出効率の見積りに問題？？？ KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

  13. まとめまとめ • Mu → anti-Mu 変換実験の手法としてActivation法について検討した • m-+184Wにて生成される184Taの検出装置を試作し、Activation法の原理試験を行った • b,g,delay gのシーケンスを正しく捕らえることに成功 • 検出器の効率の評価、バックグラウンド評価が今後の課題 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

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