Proposal and Analysis of an Experiment for Accurate Measurement of the Muon Lifetime and the Fermi Constant

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An experiment is proposed for a record-breaking measurement of the world Fermi constant GF during the decay of a positive muon. All systematic errors were analyzed. The Fast Program (FP) was developed and tested using the GEANT data and running ≈1500 times faster. 1014 events were collected with two options for selecting events. An accuracy of 0.46 ps for the muon lifetime and 0.1 ppm for the GF value was obtained taking into account all systematic errors. The accuracy of the theoretical calculations of GF is 0.14 ppm within the framework of the Standard Model interactions of elementary particles

About the authors

A. M. Bakalyarov

National Research Centre Kurchatov Institute

Email: selivanov@akado.ru
Moscow, Russia

A. I. Klimov

National Research Centre Kurchatov Institute

Email: Selivanov_VI@nrcki.ru
Moscow, Russia

I. N. Machulin

National Research Centre Kurchatov Institute

Email: Selivanov_VI@nrcki.ru
Moscow, Russia

E. A. Meleshko

National Research Centre Kurchatov Institute

Email: selivanov@akado.ru
Moscow, Russia

V. I. Selivanov

National Research Centre Kurchatov Institute

Author for correspondence.
Email: selivanov@akado.ru
Moscow, Russia

References

  1. E. Tiesinga, P. J. Mohr, D. B. Newell, and B. N. Tay- lor, Rev. Mod. Phys. 93, 025010 (2021).
  2. V. Tishchenko et al. (MuLan Collab.), Phys. Rev. D 87, 052003 (2013).
  3. A. Pak and A. Czarnecki, Phys. Rev. Lett. 100, 241807 (2008).
  4. A. Crivellin, M. Hoferichter, and C. A. Manzari, Phys. Rev. Lett. 127, 071801 (2021).
  5. V. Tishchenko, S. Battu, R. M. Carey, D. B. Chit- wood, J. Crnkovic, P. T. Debevec, S. Dhamija, W. Earle, A. Gafarov, K. Giovanetti, T. P. Gorringe, F. E. Gray, Z. Hartwig, D. W. Hertzog, B. Johnson, P. Kammel, et al., arXiv: 1211.0960v1 [hep-ex].
  6. https://www.onsemi.com/products/sensors/silicon-photomultipliers-sipm
  7. Y. Shao, Phys. Med. Biol. 52, 1103 (2007).
  8. https://www.caen.it/products/
  9. J. Allison, K. Amako, J. Apostolakis, P. Arce, M. Asai, T. Aso, E. Bagli, A. Bagulya, S. Banerjee, G. Barrand, B. R. Beck, A. G. Bogdanov, D. Brandt, J. M. C. Brown, H. Burkhardt, Ph. Canal, et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. А 835, 186 (2016).
  10. S. Liao, R. Erasmus, H. Jivan, C. Pelwan, G. Peters, and E. Sideras-Haddad, J. Phys.: Conf. Ser. 645, 012021 (2015).
  11. S. Sánchez Majos, P. Achenbach, and J. Pocho- dazalla, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 594, 351 (2008).
  12. https://www.psi.ch/en/smus/pie3
  13. G. G. Myasishcheva, Yu. V. Obukhov, V. S. Roganov, and V. G. Firsov, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 56, 1199 (1969).
  14. M. Renschler, W. Painter, F. Bisconti, A. Haungs, T. Huber, M. Karus, H. Schieler, and A. Weindl, arXiv: 1804.00897v1 [astro-ph.IM].
  15. T. Prokscha, Isis Muon Training Course, 25th-Feb-2005, https://www.psi.ch/en
  16. B. Markovic, D. Tamborini, S. Bellisai, A. Bassi, A. Pifferi, F. Villa, G. M. Padovini, and A. Tosi, in Proceedings of SPIE, 2013, San Francisco, California, United States, Vol. 8631, 86311Fhttps://doi.org/10.1117/12.2005537
  17. T. Prokscha, E. Morenzoni, K. Deiters, F. Foroughi, D. George, R. Kobler, A. Suter, and V. Vrankovic, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 595, 317 (2008).
  18. A. U. Abeysekara, R. Alfaro, C. Alvarez, J. D. Ál- varez, R. Arceo, J. C. Arteaga-Velázquez, H. A. Ayala Solares, A. S. Barber, B. M. Baughman, N. Bautista-Elivar, J. Becerra Gonzalez, E. Belmont-Moreno, S. Y. BenZvi, D. Berley, M. Bonilla Rosales, J. Braun, et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 888, 138 (2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Pleiades Publishing, Ltd.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».