| Project/Area Number |
22H04944
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section B
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
戸本 誠 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (80432235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江成 祐二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (60377968)
東城 順治 九州大学, 理学研究院, 教授 (70360592)
堀井 泰之 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (80616839)
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| Project Period (FY) |
2022-04-27 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥193,440,000 (Direct Cost: ¥148,800,000、Indirect Cost: ¥44,640,000)
Fiscal Year 2025: ¥36,270,000 (Direct Cost: ¥27,900,000、Indirect Cost: ¥8,370,000)
Fiscal Year 2024: ¥39,910,000 (Direct Cost: ¥30,700,000、Indirect Cost: ¥9,210,000)
Fiscal Year 2023: ¥36,270,000 (Direct Cost: ¥27,900,000、Indirect Cost: ¥8,370,000)
Fiscal Year 2022: ¥45,760,000 (Direct Cost: ¥35,200,000、Indirect Cost: ¥10,560,000)
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| Keywords | ヒッグス粒子 / 湯川結合 / ヒッグス自己結合 / LHC/ATLAS実験 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒッグス粒子が発見され、電弱対称性の自発的破れにより素粒子が質量を獲得したことがわかった。一方で、ヒッグス粒子の質量の自然な説明、素粒子の世代構造や物質優勢構造の説明などには、新物理が必要であることもわかった。本研究は、(i) ヒッグス場との湯川結合が物質構成フェルミオンの質量起源か？ (ii)ヒッグスポテンシャルはどういう形か？宇宙は安定か？を学術的「問い」とし、CERN のLHC 実験においてヒッグス粒子の稀反応を精査してそれに挑む。具体的には、ヒッグス粒子のμ粒子対崩壊の測定などによる第2世代フェルミオンの湯川結合の検証、ヒッグス粒子対生成事象の探索によるヒッグスポテンシャルの形の検証があげられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
LHC/ATLAS 第3期実験は、2022年に35 /fbのデータを蓄積し、2023年から本格的な物理データ収集を行う予定であった。しかしながら、送電線の上に木が倒れて起きた電圧変動のために加速器が緊急停止し、その後に、加速器の超伝導磁石の冷却用ヘリウム漏れが発覚した。その修復と復旧のため、2023年中に収集した積分ルミノシティは32 /fbにとどまった。。以上のデータ収集の状況の中、本年度は、（i）Run 3実験において新規導入した内部μ粒子検出器と既存のμ粒子検出器システムを統合した新しいμ粒子トリガーの構築を行い、エンドキャップ部において高運動量μ粒子の検出効率を高く維持しつつ、データ収集頻度を30％に低減させることに成功した。（ii）これまでの放射線被曝量に基づくRun 3実験におけるシリコン内部飛跡検出器のバイアス電圧値の決定した。（iii）Run 3初期データを用いたヒッグス粒子生成事象断面積の測定を行い、重心系エネルギー7 TeV、8TeV, 13 TeVのRun 1, Run 2のデータ解析と合わせて、今回のRun 3のデータによる重心系エネルギー13.6 TeVの解析においても、誤差の範囲で標準模型と一致していることを確認した。また、Run 2の全データを使った物理解析により、b bbar b bbar、b bbar tau+ tau-などを終状態とするヒッグス粒子対生成の探索を行い、学術論文にまとめた。(iv) Run 2全データを用いたH→μμ崩壊、H→cc崩壊、pp→HH生成の解析とRun 3データを用いた解析の準備を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年7月中旬に起きたヘリウム漏れの修復と復旧のためデータ取得量が当初予定していた量よりも少ないながらも、Run 3実験において新規導入した内部μ粒子検出器と既存のμ粒子検出器システムを統合した新しいμ粒子トリガーの構築を行うことができた。また、シリコン内部飛跡検出器の放射線損傷を定量的に理解し、適切なバイアス電圧値でのデータ収集を行うことができた。以上の観点から、次年度以降のヒッグス粒子に関する物理解析を進めるためのデータ収集の準備は順調であり、本研究としてはおおむね順調に進展していると考える。実際の物理解析は、次年度以降のデータ収集を用いて最終年度まで着実に進めることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は加速器の修復と復旧が終わり、本格的なデータ収集を開始する。μ粒子トリガーとシリコン内部飛跡検出器の運転を進め、良質なデータを少しでも多く蓄積する努力をしながら、ヒッグス粒子のμ粒子対崩壊の探索、ヒッグス粒子のチャームクォーク結合の測定、ヒッグス粒子対生成の観測を進める。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment
A: 順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる
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