ＬＨＣ－ＡＴＬＡＳ実験におけるベクターボソン対に崩壊する新粒子探索

• Project/Area Number: 15J06669
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野辺 拓也 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: LHC / ATLAS実験 / 高エネルギー加速器物理 / WW共鳴 / 余剰次元 / KKグラビトン / 高運動量ベクターボソン / ２ボソン共鳴探索 / Boosted Boson Tagging / 多変量解析 / 新粒子探索 / ジェット内部構造

Outline of Annual Research Achievements

本年度もLHC-ATLAS実験は重心系エネルギー13TeVで順調に陽子・陽子衝突を行い、2015-17年に取得した積分ルミノシティはおよそ80/fbに達した。本研究員は引き続きCERN研究所に積極的に渡航し、トリガーの専門家としてオンラインソフトウェアの管理・運用、取得したデータのクォリティチェックを行って実験の遂行に貢献した。
並行して、2015-16年に取得した36/fbのデータを用いた解析を進めた。昨年度から続いて、リーダーとしてATLAS実験内の解析サブグループ（約30人からなる国際グループ）を主導した。新粒子が２つのボソンに崩壊する信号を考える。片方のボソンは背景事象を抑制するためレプトン崩壊することを要求する。もう片方は崩壊分岐比の大きいハドロン崩壊モードを用いる。昨年度、開発・性能評価を行ったハドロン崩壊するボソンの新しい再構成テクニックを適用した。解析の結果、観測されたデータは標準模型の背景事象と誤差の範囲内でよく一致し、新粒子の兆候は得られなかった。余剰次元模型のひとつであるバルク・ランドール＝サンドラム模型で予言される新粒子KKグラビトンを質量1.75 TeV以下で棄却する厳しい制限を与えた。
今後もさらにデータを足して断面積に対する上限値をどんどん下げていき、質量数TeVの新粒子発見を目指す。感度改善の鍵を握る次世代の技術として、機械学習を用いてハドロン崩壊するボソンを選択するアルゴリズム開発も進めた。信号検出効率をそのままに、背景事象を1.1倍から1.5倍削減できる見込みだ。現在、系統誤差の見積もりを進めており、2021年までに解析で実用化することを目指している。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CERN/ベルン大学/ジュネーブ大学(スイス)
• [Int'l Joint Research] LAPP/LAL/IRFU(フランス)
• [Int'l Joint Research] DESY/ベルリン大学/フライブルク大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学/サセックス大学/エジンバラ大学(英国)
• [Int'l Joint Research] シカゴ大学/ミシガン大学/ペンシルバニア大学(米国)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] CERN/ベルン大学/ジュネーブ大学(スイス)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] 欧州原子核研究機構（CERN）(スイス)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Search for W W/W Z resonance production in lvqq final states in pp collisions at √s = 13 TeV with the ATLAS detector (2018)
  • Author(s): The ATLAS collaboration (M. Aaboud, M. Ishino, H. Nanjo, T. Sumida, K. Yorita et al.)
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 3 Issue: 3 Pages: 42-42
  • DOI: 10.1007/jhep03(2018)042
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Searches for heavy diboson resonances in pp collisions at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector (2016)
  • Author(s): M. Aaboud, T. Nobe et. al., ATLAS Collaboration
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 09 Issue: 9 Pages: 1-45
  • DOI: 10.1007/jhep09(2016)173
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Searches for New Physics in Boosted Topologies at ATLAS (2016)
  • Author(s): Takuya Nobe for ATLAS Collaboration
  • Journal Title: Proceedings of 51st Recontres de Moriond QCD and High Energy Interactions Volume: なし Pages: 55-58
  • Open Access
• [Journal Article] Search for squarks and gluinos in events with isolated leptons, jets and missing transverse momentum at sqrt(s)=8 TeV with the ATLAS detector (2015)
  • Author(s): G. Aad et. al., ATLAS Collaboration
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 04 Issue: 4 Pages: 116-116
  • DOI: 10.1007/jhep04(2015)116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ATLAS実験におけるボソン対共鳴探索の最新結果 (2018)
  • Author(s): 野辺拓也
  • Organizer: 第２４回東京大学素粒子物理国際研究センターシンポジウム
• [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-2における弱ボソン対共鳴探索の最新結果 (2017)
  • Author(s): 野辺拓也、江成祐二、大川英希、救仁郷拓人、隅田土詞、寺師弘二、新田龍海、増渕達也、山谷昌大、寄田浩平
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] Searches for new phenomena in final states involving leptons and jets using the ATLAS detector (2017)
  • Author(s): Takuya Nobe for ATLAS Collaboration
  • Organizer: 25th International Conference on Supersymmetry and the Unification of Fundamental Interactions (SUSY17)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Exoticsまとめ (2017)
  • Author(s): 野辺拓也
  • Organizer: 新学術領域研究（研究領域提案型） ヒッグス粒子発見後の素粒子物理学の新展開 LHCによる真空と時空構造の解明 新テラスケール研究会
  • Invited
• [Presentation] 2016年LHC13TeV実験（企画公演）：共鳴探索などの新物理探索 (2016)
  • Author(s): 野辺拓也
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] Exotic探索のまとめ2 (2016)
  • Author(s): 野辺拓也
  • Organizer: 新学術領域研究（研究領域提案型）：ヒッグス粒子発見後の素粒子物理学の新展開 LHCによる真空と時空構造の解明 キックオフ会合
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-08-30
  • Invited
• [Presentation] Searches for New Physics in Boosted Topologies at ATLAS (2016)
  • Author(s): Takuya Nobe
  • Organizer: Rencontres de Moriond QCD and High Energy Interactions
  • Place of Presentation: La Thuile, Italy
  • Year and Date: 2016-03-19
  • Int'l Joint Research
• [Book] Search for Scalar Top Quarks and Higgsino-Like Neutralinos (2015)
  • Author(s): Takuya Nobe
  • Total Pages: 224
  • Publisher: Springer
• [Remarks] ATLAS hunts for new physics with dibosons
  • URL: http://cerncourier.com/cws/article/cern/69893
• [Remarks] ATLAS-CONF-2016-062
  • URL: http://cds.cern.ch/record/2206199
• [Remarks] ATLAS-CONF-2015-075
  • URL: https://cds.cern.ch/record/2114847
• [Remarks] ATLAS-CONF-2016-014
  • URL: https://cds.cern.ch/record/2141001