ゲージボソン３点結合の精密測定による新物理探索とそれを可能にするトリガーの研究

• Project Area: Particles Physics opening up the Tera-scale horizon using LHC
• Project/Area Number: 24104504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 石野 雅也 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30334238)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 素粒子実験 / テラスケール / トリガー / 標準模型 / 電弱対称性の破れ / 加速器 / テラケール / ゲージボソン

Research Abstract

ゲージボソンの３点結合定数について，LHCの7TeV, 8TeV衝突データを使った解析を進めた．特に終状態がWとZボソンになるイベントになる着目し，その断面積の測定値と標準模型による計算値との比較を行った．測定値は20.3 +0.8 /-0.7（統計誤差） +1.4 /-1.3（系統誤差） pb に対して，理論的な計算値は 20.3 +/- 0.8 pb とよく一致した．ゲージボソンの３点結合を10%以上増加させるような新物理が，このエネルギースケールには存在しないことを明らかにした．
元来，様々のモデルで予想されている標準模型からの断面積のズレは0.1~1%であるため，さらに測定誤差を小さくし，ゲージボソンの３点結合にあらわれる異常をチェックする意義がある．本研究で獲得した解析手法を応用し，2015年以降に得られるデータでもこの研究を続ける．現時点では全断面積の比較のみをおこなっていたが，データ数の増加に伴いWZの横運動量分布の形を比較して，新物理への感度をあげる．
この物理を実験的に可能にするためには，ミューオンの運動量しきい値を25GeV/c以下におさえたレプトントリガーでイベントを選択し，記録する必要がある．加速器の衝突頻度40MHzにたいして，記録できるイベントはたかだか400Hzであり，WZイベントが崩壊したミューオンを高効率で選択しつつ，それ以外のイベントは可能な限り排除して，運動量しきい値を低く保つことが実験成功の鍵である．今後の加速器の輝度向上のメリットを統計精度の向上に活かすためには，ますます，この点が重要になってくる．今年度は衝突点近くに設置されたハドロンカロリメーターの信号をとりこんだ新しいミューオントリガーの性能評価を行い，98%の効率を保ったまま，その領域のトリガーレートを1/5にする論理を開発した．また，実現するためのプロトタイプボードを作成した．

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Measurement of the electroweak production of dijets in association with a Z-boson and distributions sensitive to vector boson fusion in proton-proton collisions at √s = 8 TeV using the ATLAS detector (2014)
  • Author(s): G Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 04 Issue: 4 Pages: 031-031
  • DOI: 10.1007/jhep04(2014)031
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Search for resonant diboson production in the WW/WZ to l nu jj decay channels with the ATLAS detector at sqrt(s) = 7TeV (2013)
  • Author(s): G. Aad et al.
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 87 Issue: 11
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.112006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurements of Higgs production and couplings using diboson final states with the ATLAS detector at the LHC (2013)
  • Author(s): Y. Yamaguchi (The ATLAS Collaboration)
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 726 Issue: 1-3 Pages: 88-119
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.08.010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evidence for the spin-O nature of the Higgs boson using ATLAS data (2013)
  • Author(s): Y. Yamaguchi (The ATLAS Collaboration)
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 726 Issue: 1-3 Pages: 120-144
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.08.026
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of the production cross section of jets in association with a Z boson in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the ATLAS detector (2013)
  • Author(s): G. Aad et al.
  • Journal Title: JHEP Volume: 1307 Issue: 7 Pages: 1-50
  • DOI: 10.1007/jhep07(2013)032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Search for Higgs boson decays to a photon and a Z boson in pp collisions at √<s> = 7 and 8 TeV with the ATLAS detector (2013)
  • Author(s): Y. Yamaguchi (The ATLAS Collaboration)
  • Journal Title: Physics Letter B Volume: 732 Pages: 8-27
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.03.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of ZZ production in pp collisions at √s = 7 TeV and limits on anomalous ZZZ and ZZ&#61543; couplings with the ATLAS detector (2013)
  • Author(s): G Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 03 Issue: 3 Pages: 128-128
  • DOI: 10.1007/jhep03(2013)128
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Measurement of WZ production in proton-proton collisions at √s=7 TeV with the ATLAS detector (2012)
  • Author(s): G. Aad
  • Journal Title: The European Physical Journal C Volume: 72 Issue: 10 Pages: 2173-2197
  • DOI: 10.1140/epjc/s10052-012-2173-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of the WW cross section in √s=7 TeV pp collisions with the ATLAS detector and limits on anomalous gauge couplings (2012)
  • Author(s): G. Aad
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 712 Issue: 4-5 Pages: 289-308
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2012.05.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of the ZZ Production Cross Section and Limits on Anomalous Neutral Triple Gauge Couplings in Proton-Proton Collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS Detector (2012)
  • Author(s): G. Aad
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 108 Issue: 4 Pages: 1-18
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.041804
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of the WZ production cross section and limits on anomalous triple gauge couplings in proton#8211;proton collisions at √s= 7 TeV with the ATLAS detector (2012)
  • Author(s): G. Aad
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 709 Issue: 4-5 Pages: 341-357
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2012.02.053
  • Peer Reviewed
• [Presentation] LHC-ATLAS 実験におけるハドロンカロリーメーターを用いたミューオントリガーの改良 (2014)
  • Author(s): 救仁郷拓人
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学
• [Presentation] Higgs Properties from High Energy Experiment (2014)
  • Author(s): 石野雅也
  • Organizer: Higgs Modes in Condensed Matter and Quantum Gases
  • Place of Presentation: Kyoto University, Yukawa Institute for Theoretical Physics
  • Invited
• [Presentation] ATLAS実験レベル1ミューオントリガーへの新しいアルゴリズムの導入 (2013)
  • Author(s): 田代拓也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] シンポジウム「LHCによるテラスケールの物理の展開」 (2013)
  • Author(s): 石野雅也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] Recent physics results from LHC experiments (2013)
  • Author(s): 石野雅也
  • Organizer: 京都大学GCOEシンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2013-02-12
• [Presentation] Muon detector readout and trigger-electronics upgrades for the HL-LHC (2013)
  • Author(s): 石野雅也
  • Organizer: ECFA High Luminosity LHC experiments workshop
  • Place of Presentation: Aix-Les-Bains France
  • Invited
• [Presentation] ヒッグス粒子のみつけ方 (2013)
  • Author(s): 石野雅也
  • Organizer: 京都大学市民講座
  • Place of Presentation: 京都大学時計台記念館
  • Invited
• [Presentation] ATLAS 実験レベル 1 ミューオントリガーへの新しいアルゴリズムの導入 (2012)
  • Author(s): 田代拓也
  • Organizer: 日本物理学会 秋期大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学
  • Year and Date: 2012-09-11
• [Remarks] 京都大学アトラス実験ホームページ
  • URL: http://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/ATLAS/pukiwiki/index.php?KyotoAtlasTop
• [Remarks] 京都大学アトラスグループホームページ
  • URL: http://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/ATLAS/pukiwiki/index.php?KyotoAtlasTop
• [Remarks] 新学術領域「先端加速器LHCが切り拓くテラスケールの素粒子物理学～真空と時空への新たな挑戦」
  • URL: http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/terascale/