を用いた時間反転対称性の破れ探索実験

東京大学　理学系研究科　物理学専攻吉原　圭亮３５－０９６１１６

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Outline

時間反転対称性の破れと CP の破れミュオン横偏極KEK-PS E246 実験J-PARC E06(TREK) 実験と検出器のアップグレードミュオンポラリメータ試験CsI(Tl) カロリメータ試験K1.1BR ビームチューニングまとめ

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時間反転対称性の破れと CP の破れ何故、我々の宇宙が物質優勢の宇宙なのか？

物質優勢の宇宙を作るためには…サハロフの３条件

1. 　 Baryon 数を破る反応の存在2. 　 C 、 CP の破れ3. 　熱的非平衡　場の量子論の立場からは CPT 定理が成り立っているので CPの破れと T の破れは同値である。　現在、　　　系や B 系で確立している CP の破れはStandard 　 Model での CKM で説明できる。　物質優勢の説明には不十分である。

今日の素粒子、宇宙物理の最重要課題の一つ

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新しい CP-Violation のphase を探すこと！

＊　　　は CKM に対して insensitive なので new physicsを探すのに都合がよい。

　素粒子、核子、粒子の EDM

　 Kaon Decay

T-violation 探索実験

我々の実験は　　　　　　　　　　　　　　　　を用いてT-violation を探す。

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ミュオン横偏極

時間反転σ 　 ―(odd)

P 　 ―(odd)

P ×P ＋ (even)

σ ・ (P×P) ―(odd)

σ ： spin P: 運動量

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　　 のバックグラウンド　　　　①Standard Model からの寄与（ vertex correction ）が小さい。

②FSI (Final State Interaction) により擬似的に誘起される　　　が小さい。

＊　　　　　　　　　　　　　　を用いた場合、　　　は　　　　まで時間反転対称性の破れを探すことが出来る。

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Setup

Side View

　　のエネルギー＆運動量測定

チェレンコフカウンタ

ポラリメータ

μ の運動量測定

KEK-PS E246 実験

　　静止標的

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End View

１．ある　　カウンタに注目すると　　 と　　　 の両方を測るのでカウンタの検出効率の違いは相殺される。

　　　 と　　　 から Asymmetry を算出する。+

Double Ratio Analysis

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E246 Polarimeter

　　は　　の spin の方向に出やすいことを利用する。

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統計誤差　　ビーム強度のアップ。系統誤差　　特に上記項目を抑える。

Systematic Error and Result

磁場の不定性

Decay plane の不定性

　　　静止位置の不定性　　　の multiple scattering

J-PARC TREK 実験

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J-PARC E06(TREK) 実験と検出器のアップグレード

Muon polarimeter : separate system unified system Muon magnetic field : toroid muon field magnet Target 　　　　 : smaller and finer segmentation Charged particle tracking : addition of two GEM chambers CsI(Tl) readout : PIN diode APD Electronics and data taking: TKO KEK-VME & COPPER

KEK PS E24612Mevent

J-PARC7200Mevent(estimation)

The number of events

磁場の不定性 　　 multiple scattering　　　静止位置の不定性Decay plane の不定性

×600

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Polarimeter = Drift chamber with stoppers + Muon field magnet

Polarimeter Design

　 Positron detection acceptance が高い。 ( 統計をあげる。 )

　 Decay vertex を決められる。（ BG を減らす。）　 multiple scattering を減らす。（系統誤差を小さくする。）　角度分布を測ることができ、近似的にエネルギーを測れる。（ Analyzing power をあげる。 )

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ミュオンポラリメータ試験

Beam

Beam Test16th Nov.~2nd Dec.

@TRIUMF

　　　ビーム試験 　 Null Asymmetry の測定　　　ビーム試験　

AMP は全体の 1/3のみカバーしている。

目的：本実験に効く系統誤差の評価。

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Tracking Map

p+

e+e+

p+

　現在は 2 次元トラックでの解析を行っている。　 Tracking Map は　　　と　　　を時間で分けている。　　　は、　　と同じセル内で decay するためにtrack としては現れていない。

AMP 領域

＊ビームテストで解析に必要な十分な統計のデータが取れた。現在、 Null Asymmetry の解析途中

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CsI(Tl) Readout

PIN diode から APDへ変更する。

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CsI(Tl) カロリメータ試験

Beam Test4th Jun.~12nd .Jun

@Tohoku

　 e+ ビーム試験 　 Resolution measurement from 50MeV to 400MeV High Rate test

目的： APD の特性を理解する。

＊現在、データ解析が進行中

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K1.1BR 　ビームチューニング

Beam counter layout

BeamHodoscopeMWPC1

FitchCherenkov

GasCherenkov

TOF2

MWPC2

TOF1 BDC

BDC = Beam defining counter

K, p beam

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　我々は J-PARK で　　　　　　　　　　　　　　　を用いて T-violation を探す。　過去の実験のアップグレードをすることを考えている。　系統誤差を評価するためにポラリメータのビーム試験を行った。　新しい CsI(Tl)Readout としての APD を試験した。　今秋、 J-PARC 　 K1.1BR にて slow extraction ビームチューニングを行う。

まとめ