X17粒子、MEG IIでは検出されず
2023年実験データを用いて仮説粒子の探索に関する最初の結果を発表

2025.01.06

ニュース

ハンガリーのATOMKI研究所の研究グループは2016年、陽子を衝突させてリチウム原子核（⁷Li）がベリリウム原子核（⁸Be）になる反応において、その際に生じる電子・陽電子対の分布に、共鳴状態とも考えられる事象の過剰が見つかったと報告しました（Phys. Rev. Lett. 116（2016）042501）。この事象過剰はヘリウムと炭素でも確認され、質量17MeV/c²の新粒子「X17」が生成されたと考えるとうまく説明できます（X17粒子仮説）。ハノイ大学のグループもこれを独立に確認しましたが、実験手法が同じであり、何らかの系統的なバックグラウンドである可能性は排除できません。
PSIのMEG II実験は液体キセノン測定器の較正に同様の陽子・リチウム反応を用いており、ATOMKIとは異なる実験手法で電子と陽電子の軌跡を精度よく測り、より広い角度範囲で測定を行うことができます。2023年初頭に最初のデータ取得を行ってこれまで解析を進めてきましたが、有意な事象過剰は検出されませんでした。その結果、X17粒子生成の分岐比は90%の信頼度で1.2x10^-5より小さいことが分かりました。これは、X17粒子の仮説が94%の信頼度で棄却されたことを意味します（下図）。

MEG II実験はさらに感度の高いデータを取得しており、ATOMKIの事象過剰について、今後さらに決定的な研究を進めていく予定です。

論文情報
雑誌名：Submitted to European Physical Journal C, arXiv:2411.07994.
題名：Search for the X17 particle in ⁷Li(p,e⁺e^-)⁸Be processes with the MEG II detector
著者名：The MEG II collaboration: K. Afanaciev, A. M. Baldini, S. Ban, H. Benmansour, G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cavoto, F. Cei, M. Chiappini, A. Corvaglia, G. Dal Maso, A. De Bari, M. De Gerone, L. Ferrari Barusso, M. Francesconi, L. Galli, G. Gallucci, F. Gatti, L. Gerritzen, F. Grancagnolo, E. G. Grandoni, M. Grassi, D. N. Grigoriev, M. Hildebrandt, F. Ignatov, F. Ikeda, T. Iwamoto, S. Karpov, P.-R. Kettle, N. Khomutov, A. Kolesnikov, N. Kravchuk, V. Krylov, N. Kuchinskiy, F. Leonetti, W. Li, V. Malyshev, A. Matsushita, M. Meucci, S. Mihara, W. Molzon, T. Mori, D. Nicolo, H. Nishiguchi, A. Ochi, W. Ootani, A. Oya, D. Palo, M. Panareo, A. Papa, V. Pettinacci, A. Popov, F. Renga, S. Ritt, M. Rossella, A. Rozhdestvensky. S. Scarpellini, P. Schwendimann, G. Signorelli, M. Takahashi, Y. Uchiyama, A. Venturini, B. Vitali, C. Voena, K. Yamamoto, R. Yokota, T. Yonemoto
DOI：10.48550/arXiv.2411.07994
URL：https://arxiv.org/pdf/2411.07994

謝辞
本研究は、日本学術振興会科研費（課題番号：JP26000004、20H00154、21H04991、21H00065、22K21350）、研究拠点形成事業 A.先端拠点形成型（JPJSCCA20180004）などの助成を受けたものです。

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