[論文レビュー] Search for the Lepton Flavour Violating Decay $μ^{+} o e^+ γ$ with the Full Dataset of the MEG Experiment

The MEG II collaboration|arXiv (Cornell University)|May 17, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 101

ひとこと要約

本研究はMEGデータセット全体（7.5×10^14の停止ミューオン）を分析し、μ^+ → e^+ γを探索する；有意な信号は見つからず、分枝比の上限は4.2×10^{-13}（90%信頼区間）に設定され、これまでで最も厳格である。

ABSTRACT

The final results of the search for the lepton flavour violating decay $μ^{+} ightarrow { m e^{+}} γ$ based on the full dataset collected by the MEG experiment at the Paul Scherrer Institut in the period 2009--2013 and totalling $7.5 imes 10^{14}$ stopped muons on target are presented. No significant excess of events is observed in the dataset with respect to the expected background and a new upper limit on the branching ratio of this decay of $BR( μ^{+} ightarrow { m e^{+}} γ) < 4.2 imes 10^{-13}$ (90\%\ confidence level) is established, which represents the most stringent limit on the existence of this decay to date.

研究の動機と目的

• 標準モデルを超える新しい物理の探求として荷電レプトンのフレーバー変換を探る動機付け。
• μ^+ → e^+ γ への感度を最大化するため、MEGデータセット全体の包括的分析を提供する。
• これまでで最も厳格な実験上の制限を確立する。

提案手法

• 2009–2013年に収集されたMEGデータセット全体を分析し、標的上で7.5×10^14の停止ミューオン。
• 陽電子と光子の Timing, Energy, Angular correlations を活用して Lepton flavor violating decay μ^+ → e^+ γ を探索する。
• 背景をモデル化し、 predefined信頼区間で潜在的な信号を抽出する統計分析を行う。
• 系統的不確かさを制御するために確立された較正、検出器性能、再構成技術を使用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 全MEGデータが μ^+ → e^+ γ events の背景を超える過剰を示すか？
• RQ2 有意な信号がない場合、分枝比 BR(μ^+ → e^+ γ) の上限はどの程度か？
• RQ3 全データセットは以前のMEG結果と比較して感度をどのように改善したか？
• RQ4 支配的な背景寄与は何で、それらはどのように制約されているか？

主な発見

• 背景を超える μ^+ → e^+ γ の有意な過剰は観測されない。
• 分枝比の上限は BR(μ^+ → e^+ γ) < 4.2 × 10^{-13}（90%信頼区間）
• この結果はこれまでで最も厳格なこの崩壊の存在に対する限界を示す。
• データセットは2009–2013年の7.5×10^14停止ミューオンに相当。
• 分析は感度を最大化するために全検出器較正、タイミング、再構成性能を組み込んでいる。