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(*) September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

Contents Motivation Mu → anti-Mu 実験 原理試験のための実験 結果 まとめ Activation法 負ミューオン捕獲実験 184Ta の検出実験 結果 まとめ September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

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,…) m+ m- e+ e- D++ m+ m- e+ e- WL WR nm ne m+ m- e+ e- WN September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

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) September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

Mu → anti-Mu 実験 Activation法による anti-Mu 検出 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 September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

同時ガンマ線放出 (t<10ns, 414keV) 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) 8.7h 184Ta b (max. 1.17MeV) 1.699MeV 414keV 8.3ms 1.285MeV 0.748MeV 921keV 0.364MeV 537keV 25% 921keV 62% 1174keV 9% 0.111MeV 184W September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

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 September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

ベータ崩壊 ガンマ線 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 NaI(Tl)結晶 6本 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 g1 g2 e- 5.5cm 17cm September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

414keV 光電ピークのみ 採用 結果 184Ta 測定 ： 同時光子 September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

921keV 結果 184Ta 測定 ： 遅延光子 537 1174 複数レベルの組み合わせ 537+384+253+111 921+253+111 1174+111 September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

Decay time: 8.3ms 結果 184Ta 測定 ： 遅延光子時間 Eg=537keV Eg=921keV カットなし 光電ピーク 　光電ピーク カットなし Eg=921keV 　光電ピーク 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 September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

照射ミューオン数 184Taからの信号に対する検出効率 捕獲後に184Taとなる割合が求められる 4.2x106 m- 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？？？ September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会

Mu → anti-Mu 変換実験の手法として Activation法について検討した 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 September 17, 2003 KEK中間子／2003年度共同利用実験報告会