2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  1

EMCとHERA‐ZEUSにおける muon‐LFV実験に関するコメント 

水野義之 京都女子大学 現代社会学部 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  2

もくじ

•  簡単な自己紹介 •  この話の背景と動機・目的 

– EMCにおけるmuon‐LFV実験はやっていない – NMCはmuon‐LVF実験を検討したがやってない – HERA‐ZEUSでは行われた 

•  LFVの解釈：LeptoQuarkの例題 •  HERA‐ZEUS実験結果の解釈 •  まとめ 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  3

簡単な自己紹介

•  ~1982　東北大学LNSで電子散乱 •  1982‐1984　CEN‐Saclay電子散乱で交換流の発見 

–  1983　EMC効果の発見：Quark分布関数（核子のF2構造関数）の原子核効果 

•  1984　CERN‐EMCのHeidelbergグループに参加 •  1985　EMC最後の年、最後の実験データ収集 •  1987　偏極実験でQuark‐Spin問題を初めて指摘 •  1989　NMC、各種の原子核でEMC効果を測定 •  1990　阪大RCNP（……） •  1999　京都女子大学に新学部設置準備室 •  2000　京都女子大学、現代社会学部の発足

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  4

この話の背景と動機・目的 

•  EMC(European Muon CollaboraNon)と – Muonと関係することを明示 

•  HERA‐ZEUSにおける – ある人物がLFV実験をEMC/NMCで提案 – 高エネルギーのLFV実験をHERA‐ZEUSで実現 

•  muon‐LFV実験に関するコメント – 「研究」ではなく「コメント」である 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  5

EMCは何をやったか？•  前史：1969　SLAC、20GeV電子、深非弾性散乱、Bjorkenスケール則、クォーク・パートン模型 

•  1971　非可換ゲージ理論の繰り込み可能性 •  1972　非可換ゲージ理論の漸近的自由性の証明（QCDの発見） 

•  ~1974　Bjorkenスケーリングの破れとQCD •  1977　EMCの実験提案：QCDの検証、ハドロン終状態(J/ψなど)、Shadowing実験、偏極標的の実験（NA2, NA9, NA28） 

•  ~1985　（最後の実験） 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  6

NMCはmuon‐LVF実験を検討。 しかし、やらなかった。

•  NMC = New Muon CollaboraNon – EMCの後継、別の共同研究 – 主にEMC効果の精密測定 

•  NMCのProposal 検討中に、C.HeuschがDISのμe転換（LFV）実験を提案した – しかし共同研究のボスが反対 – 私は面白いと思った 

•  最終的に採用されなかった 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  7

NMCとNeufferのμ‐cooling （1986年に日本でも水野が紹介）

D.Neuffer,”Principles and Applications of Muon Cooling”, FN-378(1983)

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  8

HERA‐ZEUSでのLFV実験の解釈： LeptoQuarkの例題を理解する

•  C.Heuschらが参加、ついにLFV実験解析を実施　“Search for Lepton Flavor ViolaBon in ep Collisions”, ZEUS CollaboraBon, Z. Phys. C73, 613 (1997). 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  9

LFVを引き起こす相互作用

•  寄与が小さくて見えない（と考える） •  関与する「質量スケール」　　　が大きい •             が標準模型の に加わる •  Hga 

€

Lcontact

€

LSM

€

Λ

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  10

質量スケールΛのプロパゲータ効果

€

1Λ2

€

λabλcdΛ2 +Q2

=λabλcd

Q2 + MLQ2€

q1

€

q2€

e

€

€

q1

€

q2

€

e

€

€

λcd

€

LQ

€

λab

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  11

•  断面積は 

の二乗に比例 

•  断面積の測定 から 

が直接求まる •  大　　で顕著に 

€

λabλcdQ2 + MLQ

2

LQの質量と 結合定数の上限

€

λabλcdΛ2 +Q2

=λabλcd

Q2 + MLQ2

€

Q2

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  12

ZEUSでの LVF結果•  上の図は、 終状態に 電子がない イベント。 これがCCの MCと一致 

•  よってLQは 見えなかった 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  13

ZEUSでのLFV結果（２） 

2010/02/23 ミューオン科学と加速器研究（水野）  14

まとめ 

•  EMC/NMCで高エネルギーμを使ったLFV実験提案もあったが、実現されなかった。 

•  HERA‐ZEUSでの実験解析での上限 •  高エネルギーで有利になる過程もある