東京大学素粒子物理国際研究センター 三原 智

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東京大学素粒子物理国際研究センター 三原 智 MEG最初の一年、その展望 東京大学素粒子物理国際研究センター 三原 智 Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Contents Introduction MEG Detector Sensitivity and background Our schedule Summary Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Introduction Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Lepton Flavor Violation (LFV) is strictly forbidden in SM Neutrino oscillation LF is not conserved Contribute ∝ (mn/mW)4 Supersymmetry Off-diagonal terms in the slepton mass matrix μ e g μ e W g nm ne Br(meg) ∝(sinqme(mm2-me2)/m2SUSY)2 ~ Just below the current limit Br(μ→eγ) = 1.2 x 10-11 (MEGA, PRL 83(1999)83) Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Other LFV search experiments tmg, eg KEK, BELLE SLAC, BABAR m-e conversion J-PARC, PRISM project, PRIME Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

MEG Japan, Italy, Switzerland, Russia, USA  eg decay search experiment at Paul Scherrer Institut Japan, Italy, Switzerland, Russia, USA Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Signal and Background Signal Eg = mm/2 = 52.8MeV Ee = mm/2 = 52.8MeV q = 180o Time coincidence Background Radiative m decay Accidental overlap g m g e n m n e n g m n ? e Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Essentials Intense muon beam DC beam is better to reduce accidental pile-up events Gamma Detector Good resolutions Capability of identifying pile-up events Positron Detector Low amount of material Blind to low energy positrons  Liquid Xenon Detector  COBRA spectrometer Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama PSI Proton Cyclotron Target unit Target flask Proton energy: 590MeV Nominal operation current: 1.8mA. Max > 2.0mA possible. MEG Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama MEG Detector Liquid xenon photon detector COBRA spectrometer – Magnet, DC, TC All detector waveforms are recorded. Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Beam Line Beam Transport Solenoid Target Length 10.4 m Solid angle 150 msr Momentum acceptance (FWHM) 10 % Momentum resolution (FWHM) 2 % separator Sep Trip I Trip II ASC BTS COBRA X Y 森田裕一 “MEG実験におけるビームチューニング” 29日午後 Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Beam Line Commissioning 2005 mid July – end August Beam Transport Solenoid (BTS) Commissioning Bfield mapping Phase space measurements up to end BTS 2005 beg November – end December Commissioning BTS with Cryo-plant and Control system BTS automated operation Phase Space measurements inside COBRA Pill scinti + APD on 3-D measuring machine End-caps and insertion system Complex design He/Vacuum/N2/Air interface Materials minimized Al & CH2/EVAL (background) DS US Calibration target installation Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Target System Various solutions under study Target material Rohacell form/CH2 combination Complete Rohacell CH2 or polystyrene Target + wire frame DC Structure Insertion Bellows Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama COBRA Magnet 360A, 1.27T 0.197X0 around the center Compensation coil (NC) Inner/Outer end coil (SC) Gradient coil (SC) Central coil (SC) Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

COBRA Magnet Cooling by using two GM-type refrigerators No need of helium for operation Compensation coil to reduce field strength around the xenon detector Field measurement has been completed recently Design field Measured field around the xenon detector Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Liquid Xenon Detector 800~900 liquid xenon 846 PMTs immersed in the liquid No segmentation Why Liquid Xe ? Good resolutions Large light output yield Wph(1MeV e) = 22.4eV Pile-up event rejection Fast response and short decay time ts = 4.2nsec, tT=45nsec (for electron, no E) 西村康宏 “MEG実験用光電子増倍管の液体キセノン中におけるLEDを用いた利得解析と現状” 27日午後 Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Depth Reconstruction Broadness of light distribution at the entrance side waveform shallow deep Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama PMT test in LXe All PMTs were tested in LXe before installing to the detector Pisa LXe PMT test facility Xenon Detector Large Prototype QE, Gain, response linearity All information is stored in a database for future use. No zener with zener Bad Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Construction Status Cryostat Construction in progress in Italy Delivery in June PMT installation and setup after that Ready in September Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama DC Position resolutions (~300mm) for both r and z. Vernier pad readout for z measurement Low amount of material Need very precise pressure control ~1Pa Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama TC APD F.E. Board APD APD Cooled Support TC Final Design Scintillating Fibers (Phi Counter) PM ladder Board & cabling Main Support BC404-Scintillator slab • A PLASTIC SUPPORT STRUCTURE ARRANGES THE SCINTILLATOR BARS AS REQUESTED • THE BARS ARE GLUED ONTO THE SUPPORT • INTERFACE ELEMENTS ARE GLUED ONTO THE BARS AND SUPPORT THE FIBRES • FIBRES ARE GLUED AS WELL • TEMPORARY ALUMINIUM BEAMS ARE USED TO HANDLE THE DETECTOR DURING INSTALLATION • PTFE SLIDERS WILL ENSURE A SMOOTH MOTION ALONG THE RAILS Scintillator Housing PM-Scintillator Coupling Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama TC Assembly PMT test completed Assembly test started Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Electronics Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Trigger Tree . . . 14 boards 14 x 48 Type1 16 4 LXe front face (216 PMTs) 2 boards 5+5+2 boards 9 x 48 LXe lateral faces back (216 PMTs) 4 in 1 lat. (144x2 PMTs) 4 in 1 up/down (54x2 PMTs) 4 in 1 1 board Timing counters curved (640 APDs) 8 in 1 u/d stream (30x2 PMTs) 2 x48 Type2 9 boards 2 x 48 Drift chambers 16+16 channels 1 x48 Auxiliary devices 16 channels Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Trigger Electronics PCB production finished Currently board mounting in progress Ready to install in June Type 2 Type 1 Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

DAQ/Waveform Digitizer R. Paoletti, N. Turini, R. Pegna MAGIC collaboration PSI GVME Board FPGA with 4 Power-PC DRS USB Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

DRS – Domino Ring Sampler Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Waveform Analysis Q,T evaluation from waveforms Pile-up rejection Waveform fitting is very CPU time consuming Peak search method DT=50ns. DT=15ns simulation simulation Differential method Constant fraction Fraction:0.3, delay 10nsec simulation simulation 内山雄祐 “MEG実験用液体キセノン検出器の波形解析による性能評価” 27日午後 11MeV + 42MeV Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Background and Sensitivity 4E7sec 100psec 1 δθeγ= 14mrad # of Background events, 2 years RUN Energy deposit/ 52.8MeV PILE UP EVENTS RD+RD dominant Muon stopping rate [/sec] Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama How Far Can We Go? Expected sensitivity at 90% C.L. YEAR 2006 1 MONTH BEAMTIME BEAMTIME=4E7 sec 2 year Very Preliminary muon beam intensity (/sec) muon beam intensity (/sec) Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Schedule MEG beam time; Apr-Jun, Aug-Dec DC/TC run with beam; Sep- LXe Setup; -Sep~Oct, Calibration run; ~Nov – Ready in Nov DAQ/Trigger; Ready in Jun Ready to start DAQ; ~mid Nov Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama

Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama Summary MEG starts in 2006 Detectors are getting ready Analysis/online softwares also For further information, visit http://meg.icepp.s.u-tokyo.ac.jp 澤田龍 “汎用データ解析ソフトウェア生成ツールROME&ARGUS” 30日午後 Satoshi MIHARA, ICEPP Univ. of Tokyo, JSPS meeting in Matsuyama