液体アルゴン(LAr) はWIMP直接探索実験において有用な標的物質として広く使われている。特にLAr蛍光の波形弁別(PSD)を用いた電子反跳事象と原子核反跳事象の識別は、背景事象の除去として強力である。PSDは大光量ほど分離能力が大きいため、検出器の大光量化が重要となる。本発表では、早稲田で構築した世界最大光量検出器について報告する。また、PSD能力についても議論する。
暗黒物質や0νββなどの稀事象探索実験では地下環境中性子が主要な背景事象となる。中性子を測定する検出器の一つに液体シンチレータ検出器がある。しかし検出器部材などに放射性不純物が含まれると、α線がさらに中性子の背景事象となり特に低エネルギー領域においてα線と中性子を区別することが難しい。本発表ではα線の低BG化を行った液体シンチレータを用いた神岡坑内Lab-Bの環境中性子測定結果を報告する。
一般に電子とガスアルゴンの反応・発光は励起・脱励起によるとされるが、制動放射成分（中性制動放射）の存在が示唆されている。中性制動放射は多くの光検出デバイスで高感度である可視光域の発光する等、希ガス検出器への応用が期待される。本講演では電場下におけるガスアルゴンの発光特性の測定から、中性制動放射の存在検証とその性質について報告する。そして、中性制動放射の利用可能性について議論する。
NEWSdm実験は独自開発した超微粒子原子核乾板NITを用いた方向感度を持った暗黒物質直接探索である。NITに記録された暗黒物質による反跳原子核のsub-um飛跡から飛跡情報高速読み出しが実験実現には不可欠である。これまでに、sub-um飛跡情報読み出し可能な解析装置が開発されたが、年間33gの解析速度や背景事象量が実験実現への課題である。今回は実験実現に向けた解析装置開発について報告を行う。
J-PARC E34実験ではミューオン異常磁気能率の精密測定及び電気双極子能率の高感度探索を目指しており、冷却と多段線形加速により生成する低エミッタンスミューオンビームの開発を行っている。設計値実現には異なる加速器間のマッチングが重要であり、低速部の輸送ライン設計に向けたシミュレーション評価と縦方向ビームモニターの開発を行った。本発表では低速部ミューオンビーム輸送ラインの開発状況について報告する。
COMET実験はミューオン電子転換過程を探索する実験である。Phase-Iでの主要検出器であるCDC (Cylindrical Drift Chamber)の宇宙線試験を行い、性能の評価をした。特に位置分解能について詳細なシミュレーションを行い、宇宙線試験のデータとの比較を行った。
MEGII実験における陽電子タイミングカウンターは、半円筒型のアルミサポート上に256個の小型シンチレーションカウンターが並べられたものである。本講演では、当該検出器に対して3Dスキャンを用いての位置較正の手法及びその性能の評価について報告する。
MEG II 実験ではμ→eγ崩壊を探索する。実験では、感度向上のため、背景事象同定用の検出器をビームの上流、下流、二箇所に導入する。下流側検出器は建設済みだが、上流側については要求性能が厳しく、現在も開発中である。開発中の検出器は、DLCスパッタリング技術を用いた、超低物質量RPCである。本講演では、この開発中の検出器について、要求性能の達成状況を中心に、現状及び今後の展望を議論する。
MEG II 実験はμ->eγ崩壊の発見を目指す実験であり、感度向上のため、背景事象同定用の検出器をビームラインの上流側、下流側2箇所に導入する。現在開発中の上流側の検出器は超低物質量の高抵抗プレートチェンバー、RPCである。本講演では、MEG II 実験のRPCの読み出し部分の設計と性能評価を行った結果と今後の展望について議論する。
T2K実験はレプトンにおけるCP対称性の破れの観測を目指し稼働中であり、ミューオンモニターはビーム方向・強度を測定する必須の検出器である。J-PARC加速器の強度増加に伴い現状のミューオンモニターで放射線耐性などの問題が顕在化しており、新たな検出器候補として電子増倍管に関する研究を行っている。東北大学ELPHで行った、将来強度に対する電子増倍管の性能を評価するための実験の結果を報告する
T2K実験は、ニュートリノ混合行列のCP位相の精密測定を目的として、前置検出器の改良を予定している。その標的兼飛跡検出器となるSuper-FGDの光検出器には約6万個のMPPCが用いられる。我々は、限られたスペースで、これら多チャンネルのMPPCの較正を可能とする光検出器較正装置の開発を進めている。本講演では、その開発の現状と試作機の性能評価の結果について報告する。
T2K実験ではレプトンにおけるCP対称性の破れの検証に向けて前置検出器の改良を計画している。特にニュートリノ標的かつ飛跡検出器として1辺1cmのシンチレータキューブを約200万個並べた構造の新型検出器SuperFGDを導入予定である。この検出器からの光の計測には約6万個のMPPCが用いられ、現在我々はその大量試験システムの開発を行っている。講演では試験の概要、開発状況、今後の展望について述べる。
T2K実験は、前置検出器改良に向けて新型飛跡検出器Super FGDの開発を行っている。この新型検出器は、シンチレータキューブを３方向から貫く波長変換ファイバーを通して光量を読み出すことで、３次元の飛跡測定が可能である。この検出器では1cm四方のシンチレータキューブを使用することが予定されており、その光量と時間分解能のビームテストの結果およびシミュレーションから粒子識別能力への影響を評価した。
T2K実験では測定における系統誤差削減のため，新しい検出器であるSuperFGDの開発が進められている．この検出器は1cm角のシンチレータキューブおよそ200万個からなる．隣接キューブへの光漏れを防ぐためにそれぞれが光反射層で覆われているものの，一部の光が漏れて測定精度の悪化を招くことが懸念される．今回はビーム試験および光学シミュレーションの両面から光漏れの効果を検討した結果を発表する．
Design，testing，and physics plans for the next generation D-Egg optical modules for IceCube and provide an outlook as the IceCube Collaboration moves towards deployment of these modules.
高時間分解能・大面積・安価な新型光検出器の実現は、大規模素粒子実験の発展に大きく貢献することが期待される。私は、このような条件を満たすことを目指して製作された平行平板電極間にガスを満たした構造をもつ新型光検出器の試作機の動作試験を行った。この試験で単光子を50ピコ秒以下の高い時間分解能で検出できることを示した。さらに、平行平板電極の厚さや電極間の距離に対するゲインや時間分解能特性について調査した。
MEGII実験はμ->eγ崩壊発見を目指す実験である。液体キセノン検出器は4092個のMPPCを使用しガンマ線が入射した際のシンチレーション光を検出するが、大強度ミューオンビームを用いたコミッショニングにおいて光子検出効率(PDE)の減少が確認された。この現象の主な原因として低温である事が指摘されている。本講演では低温環境においてPDEを測定した結果について報告する。
KOTO実験では中性K中間子の稀な崩壊を探索している。主な背景事象の１つは中性子による背景事象である。標準理論の感度に達するため、この背景事象をさらに一桁削減する必要がある。そのため、CsIカロリメータを上流からも読み出し両読みにする改良を2018年秋に行った。これにより、相互作用位置の深さを使ってガンマ線と中性子を弁別できる。本研究では、両読み手法による中性子背景事象の削減能力を評価する。
大阪大学核物理研究センターMuSIC実験では、試料にミューオンビームを照射して試料中に止め、発生するミューオンX線のエネルギーを測定することで試料の構成物質を非破壊で分析する手法を確立している。本講演では、エネルギーの情報に位置の情報も加えた元素マッピングの為に、低エネルギーミューオンの飛跡を高い精度で測定する飛跡検出器の開発について報告する。
標準模型は弱ボソンの自己結合によるTeV領域でのユニタリティの破れをヒッグス場によって相殺しているため、弱ボソン散乱断面積は電弱対称性の破れに潜む新物理に鋭敏である。本研究では、特に新物理に感度のある高エネルギー散乱を観測するために、セミレプトニック終状態を解析した。本講演ではLHCの重心系エネルギー13TeV・積分輝度36/fbの実験データを用いた解析結果と、今後の展望について報告する。
Belle II実験では加速器の高輝度化に伴って激しいビームバックグラウンド環境が実験の妨げとなりうるため、これの理解と制御が重要な課題である。2019年の運転において、シリコンストリップ崩壊点検出器の受けるビームバックグラウンドを測定した。バックグラウンド量のビーム電流などへの依存性から、これを発生要因ごとに切り分け、将来のバックグラウンド量を推定する。
NINJA実験は原子核乾板を用いてニュートリノと原子核の反応を精密測定する実験である。2017-2018年のテストランでは、ニュートリノと水の反応によって生成される粒子の多重度や角度・運動量分布の測定が行われた。また、2019年11月より75kgの水標的を用いた物理ランが進行中である。本講演ではテストランの最新結果および、物理ランの展望について報告する。
ATLAS実験Run-3の初段ミューオントリガーは、新たに開発されたVMEバックエンド電気回路システムを用いて、ミューオン検出器やハドロンカロリメータなどの情報によって事象の高速選別を可能にする。全てのモジュールを正しい手続きで制御・監視し、状況の系統的な理解を実現することが、この大規模システムの安定運転に向けて必須である。本講演では、上記トリガーシステムの制御ソフトウェアの開発について報告する。
2026年開始予定の高輝度LHC-ATLAS実験では、TGC検出器のフロントエンド回路においてFPGAを使用するため、そのコンフィギュレーションと放射線損傷に対する回復手続きを担う新たな制御系が必要である。その構築のため、Zynq SoCデバイスを搭載した制御装置を開発している。装置には実験室外と光イーサネット通信を行う機能と、複数のFPGAをJTAG通信で操作する機能を実装した。
2026年開始予定の高輝度 LHC-ATLAS 実験では、高い事象選別能力を持つ初段ミューオントリガーアルゴリズムが必要である。低運動量ミューオンや背景事象によるトリガー削減のために、パターンマッチングアルゴリズムおよび磁場内部の検出器を用いたアルゴリズムを開発し、現行のトリガーアルゴリズムと比較して高い事象選別能力を持つことを示した。
ハイパーカミオカンデ(HK)はニュートリノ物理を目的とした将来実験である。巨大な水チェレンコフ検出器検出器であり、数万本のPMTが設置される計画である。本システムは、これらPMTの読み出しエレクトロニクスの時刻を同期する。時刻同期は事象再構成に必須であり、HKのためにタイミングシステムを新しく開発する必要がある。本講演では、システムの概要や、その開発について発表する。
Belle II実験では、将来の高いバックグラウンド環境下でも、 トリガーレートを30kHz以内に保ちつつ高い効率で物理イベントをトリガーする必要がある。そのために、より大きいFPGA容量と通信帯域幅を整えた次世代汎用トリガーボードUT4を準備中である。本講演ではそのファームウェアの開発状況を報告する。
スーパーカミオカンデ実験等の水チェレンコフ検出器のイベント再構成では、荷電粒子の平均的なチェレンコフ光放出分布を用いてフィッティングしてきた。一方電磁シャワー等によりこの分布はイベントごとに揺らいでいるはずで、回転対称性の破れによる電子と光子の区別などに利用できる可能性がある。既存の最尤法モデルの改善や、新しく考案した多様体表面に適応可能なCNNを用いた再構成の開発などについて紹介する。
250 GeV ILC実験の最も重要な目的はヒッグス結合の精密測定を通して標準理論を超える理論を解明することである。そのためには終状態に出現する様々な粒子に対するILD (International Large Detector) 測定器の較正が必要である。本講演ではe+e- -> γZ反応を用いた光子のエネルギーおよびジェットのエネルギーの較正について報告する。
