東京大学素粒子物理国際研究センター 岩本敏幸 他 MEGコラボレーション

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1 東京大学素粒子物理国際研究センター 岩本敏幸 他 MEGコラボレーション
2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

2 日本物理学会 第63回年次大会 近畿大学本部キャンパス
meg physics & Signal meg Lepton flavor violating decay Clear evidence of new physics, SUSY GUT, SUSY seesaw etc… Not measurable in SM SUSY models predict Br( meg ) just below MEGA limit (1.2x10-11) Signal Two-body decay Ee = Eg = 52.8 MeV Back to back (qeg = 180°) Simultaneous (Te = Tg) 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

3 MEG experiment & sensitivity
Expected Gamma Energy (%) Gamma Timing (nsec) Gamma Position (mm) Gamma Efficiency e+ Timing (nsec) e+ Momentum (%) e+ Angle (mrad) e+ Efficiency (%) Muon Decay Point (mm) 0.15 >40 0.1 0.8 10.5 65 2.1 Muon Rate (108/sec) Running Time (week) 0.3 100 Single Event Sens (10-13) Accidental Rate ( 10-13) #Accidental Events 90% CL Limit (10-13) 0.5 1.7 Approved in 1999 at PSI in Switzerland Japan, Italy, Switzerland, Russia, and USA, ~ 65 collaborators Explore Br( meg ) ~ 10-13 590MeV proton accelerator Operation current : 2mA 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

4 日本物理学会 第63回年次大会 近畿大学本部キャンパス
MEG Detector Liquid xenon photon detector Positron spectrometer (COBRA, DC, TC) 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

5 日本物理学会 第63回年次大会 近畿大学本部キャンパス
Beam line & Target The most intense DC muon beam in the world Oct.2007 beam commissioning start 3x107 m/s for physics run 5x106 m/s for detector setup Nov.2007 ready! m+ Polyethylene/polyester sandwich 205mm thick, r=0.895g/cm3 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

6 日本物理学会 第63回年次大会 近畿大学本部キャンパス
e+ spectrometer Gradient B-field : for high rate measurement Good momentum/position/timing resolution sp: 0.4~1% sr,z: 500mm sT: 40ps Low mass material : reduce multiple scattering of 52.8MeV/c e+, g background production 西口創:MEG陽電子スペクトロメータの性能 COBRA SC magnet Magnetic field I=360A TC DC 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

7 COnstant Bending RAdius solenoid
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DC region in COBRA 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

9 日本物理学会 第63回年次大会 近畿大学本部キャンパス
Drift Chamber 16 chambers radially aligned with 10.5°interval Helium:ethane(50:50) All chambers ready and installed into COBRA Oct CR data for wire alignment Nov.- Michel trigger data Dec.- RD, MEG trigger 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

10 Drift chamber waveform
Hit reconstruction from waveforms Track fitting from those information 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

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Timing Counter 30 plastic scintillation bars for timing Read out by 2” PMTs at both ends 256 Scintillation fibers for z position Read out by APDs at both ends Goal : s~40ps Both components installed and the performance checked Z 内山　雄祐: MEG時間測定 TC before installation DC-TC matching 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

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Xenon detector Pulse tube refrigerator 900 liter liquid xenon 846 2”PMT directly into liquid Good energy/position/timing resolution for 52.8MeV g Waveform recorded : pileup rejection Purification system : H2O contami. removal Signal Feedthru. HV Feedthru. Inner cryostat Vacuum vessel 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

13 Xenon detector control
Liquid transfer done on Sep. 20th (4days) HV problem at feedthru.  replacement in 2 weeks, Oct. 24th Purification, monitored by a calib., CW run Finally xenon detector ready in 2007!!! Gas Xe storage tank Liquid transfer Liquid purification Xenon detector 1000L liquid Xe storage tank Liquid phase purification 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

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Xenon event display 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

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Xenon Calibration LED: PMT gain, time offset a: QE estimation, absorption length monitor After ~180hours purification, long absorption length achieved l > 3 % C.L. 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

16 Xenon Calibration cont.
17.6MeV g from Li(p,g)Be reaction (Cockcroft Walton proton accelerator) Purpose: monitor of xenon detector stability at lower energy frequently Absorption length, detector uniformity, and long term stability etc. Twice a week in 2007, 2~3hours in a calibration 55, 83MeV g from p-pp0n, p02g reaction (p0 calibration) 3x3 NaI array at opposite side of XEC to tag back-to-back photon 55, 83MeV monochromatic energy calibration ( suitable for signal energy ) Energy, position, timing and Energy scale Not frequent calibration change beam line setting, LH2 target preparation Scan all inner surface, ~1 month for this calibration 17~21/Dec in 2007, performed at 4 positions 名取寛顕：　励起原子核ガンマ線を用いたMEG液体キセノン検出器の較正とモニター 西村康宏：　p0崩壊によるMEG液体キセノン検出器の性能評価 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

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Xenon Calib. cont. p- (1MHz) target NaI m+ CW p 106g (isotropic) at Ep = 440keV, =14 keV, peak = 5 mb PSI 590MeV Proton Cyclotron Xenon detector CW p0 Beam p from DS p- from US Target LiF from DS LH2 from DS Tag counter No NaI array 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

18 日本物理学会 第63回年次大会 近畿大学本部キャンパス
Electronics & Trigger DRS DRS waveform digitizer on all channels 500 MHz for DC, 1.6 GHz for XEC/TC Trigger types DC, TC for michel, Xenon self Coincidence detectors (TC+LXe rad.-decay, TC+DC) Direction matching  e XEC PMT-index + TC-bar(index,z) 24 Trigger types introduced (max. 32) Multiple triggers with prescaling  Read-out System completed and operating during 2007 MEG trigger LXe Qsum>45MeV(2x10-4), Direction<Dth(0.1), TW<20ns, Rm=0.3x108/s, Re+=1.5x106/s, W/4p=0.1 Expected event rate ~ 2Hz Trigger rate was ~ ( as expected ) 15~17/Dec: MEG trigger data taken ~ 2x1012m stop 澤田　龍: MEG液体キセノン検出器の性能と m粒子崩壊事象の測定 VME board 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

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2007 Summary During Sep. ~ Nov MEG detector setup, calibration, performance check continuously done 15~17/Dec, physics data taken, and 17~21/Dec, p0 data for XEC calibration taken. All detectors working (including photon calorimeter!), and the performances, calibration methods checked in 2007 MEG will run for physics result in 2008 Performances of each detector and the plan of 2008 will be introduced by next speakers 2 month DAQ in 2008 reaches to ~10-12, and even more if the analysis methods will improve. 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス

20 日本物理学会 第63回年次大会 近畿大学本部キャンパス
End 2008年3月23日 日本物理学会　第63回年次大会　近畿大学本部キャンパス