Search for long-lived neutral leptons at the LHC
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
19H05109
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
織田 勧 九州大学, 理学研究院, 助教 (10613515)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | LHC / 右巻きニュートリノ / 長寿命粒子 / ニュートリノ最小標準模型 / 宇宙の物質と反物質の非対称性 |
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| Outline of Research at the Start |
標準模型(SM)ではニュートリノ質量、暗黒物質、物質と反物質の非対称性の起源は説明されない。電弱スケールより軽い質量を持つ右巻きニュートリノをSMに加えたニュートリノ最小標準模型では、これらの問題が同時に解決される。
LHCのATLAS実験で、陽子衝突で生成されるW粒子を使い、右巻きニュートリノを探索する。二番目に軽い右巻きニュートリノN2が数GeVの質量を持つ時、10cm程度の寿命を持ち、内部飛跡検出器の中で崩壊する。平成27年から平成30年までのRun2で取得した重心系エネルギー13TeVでの陽子衝突の全データを用いて探索し、N2の質量とSMのニュートリノとの混合に対して制限を掛ける。
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| Outline of Annual Research Achievements |
電弱スケールより軽い質量を持つ右巻きニュートリノを標準模型に加えたニュートリノ最小標準模型は標準模型が持ついくつかの問題を同時に解決する。この模型で期待される十GeV程度の質量を持つ右巻きニュートリノをLHCのATLAS実験の陽子衝突データを用いて探索するのが目的であった。この探索の解析グループで共同して解析を進めた。右巻きニュートリノは左巻きニュートリノを含む終状態へと崩壊するので、その質量を精度良く再構成できないと考えていたが、グループ内の学生が衝突点、崩壊点、右巻きニュートリノの運動量、Wボソンの質量の拘束条件から、右巻きニュートリノの質量を精度良く再構成できる方法を見出した。その原理的理解が得られていなかったが、私がシミュレーションを利用して、その原理を解明した。この解析は衝突点から離れたレプトンを用いるが、その良いキャリブレーションソースがない。私は検出器を通過する宇宙線ミューオンが使えないかと考え、宇宙線ミューオンデータやシミュレーションを調べてみたが、統計量が少なく、現実的には使えないことがわかった。衝突で生成された光子が検出器の物質と衝突し、電子陽電子対に転換する事象が背景事象になると考えたが、不変質量が小さく、取り除けることがわかった。しかし、複数の光子が電子陽電子対に転換し、異なる光子起因の(陽)電子(陽)電子対が一つの崩壊点を作り出してしまうと背景事象になってしまうことがわかった。異なる衝突点起因のミューオンでも同様のことが起こる。これらの数を推定する必要があるが、崩壊点を作り出してしまう確率が非常に小さいため、非常に多くの疑似データもしくはシミュレーションが必要になることがわかった。右巻きニュートリノの質量も再構成しなければならず、統計的に推定することもできず、対処が必要になった。
しかし、九州大学を退職したため、研究は途絶することになった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
