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2019 Fiscal Year Annual Research Report

トップクォークで探る真空と時空

Planned Research

Project AreaNew expansion of particle physics of post-Higgs era by LHC revealing the vacuum and space-time structure
Project/Area Number 16H06493
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

戸本 誠  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80432235)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山崎 祐司  神戸大学, 理学研究科, 教授 (00311126)
Project Period (FY) 2016-06-30 – 2021-03-31
Keywords素粒子実験 / トップクォーク / LHC-ATLAS実験
Outline of Annual Research Achievements

2012年までに収集した重心系エネルギー7, 8 TeV、2015年から2018年度までに収集した重心系エネルギー13 TeV、140 /fbの陽子陽子衝突データを用いて、交付申請書に記載したトップクォークに関する(1)から(4)の研究実施計画に対応する以下の研究を推進した。
(1)トップクォーク生成・崩壊の力学的変数や随伴するジェット数などの変数の関数(2変数の関数)によるトップクォーク対生成の微分断面積測定を行い、高次の摂動補正を考慮した標準模型の予言と良く一致していることを示した。
(2)前年度までに、B02班と連携して進めてきたttH過程の生成断面積の測定を達成したことを受け、それと関連のあるトップクォーク質量の精密測定を進めた。具体的には、QCDモデルによる不定性が大きなこれまでの手法とは異なる、次に挙げる2つの手法((a),(b))のトップクォーク測定を行った。 (a) 1本のジェットが付随するトップクォーク対生成断面積の微分断面積から約1 GeVの測定精度で裸のトップクォーク質量を直接測定した。(b) トップクォークのt→b(→J/ψX)+W(→lν)崩壊過程で生成する荷電レプトン(l)とJ/ψ→μμによるμ粒子の情報からトップクォーク質量を測定する解析に着手した。
(3)t→qHやt→qγなどの探索を行い、新物理による超過は観測できなかったが、t→qHの崩壊分岐比を1/1000レベル、t→qγの分岐比を1/10000のレベルにまで下げた。
(4)昨年度より継続して、A01班との連携研究の下、超対称性トップクォークの探索を進めた。
「統合型μ粒子」の開発に関しては、前年度に続いて、大規模FPGAを用いたトリガープロセッサー回路の設計と大規模FPGAに組み込む飛跡再構成ファームウェアの設計を行った。また、第3実験に向けたマルチスレッド対応のソフトウェアトリガーの開発も進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画調書に記載した(1)テラスケール領域におけるQCDの性質の理解、(2)トップクォークの湯川結合による「真空」の解明、(3)新物理の間接的探索、(4)新物理の直接的探索と「時空」の解明、の全てに対して研究実績で記述した研究成果を新しく出し、その成果を学術論文や国内外の会議で発表した。(1)では大統計のトップクォーク対事象を用いて、包含的な断面積測定だけでなく、様々な力学的変数を関数とする1階、2階微分断面積を測定したことでトップクォーク対生成事象を用いたテラスケール領域におけるQCDの性質を理解できた。今年度は(1)によるQCDの理解、昨年度は(2)トップクォークの湯川結合を完了させ、次年度は、(2)のトップクォーク質量の測定、(3)や(4)による新物理探索に集中することができるレベルにまで研究を進めた。トップクォーク質量の測定は宇宙の安定性と関連のある測定量であることから、次年度は、(3)と(4)からだけでなく(2)の研究からもトップクォークを用いた真空と時空の理解に迫ることができる。
「統合型μ粒子トリガー」の開発では、高輝度LHC実験に向けた量産のR&Dが順調に進んでいる。特に、大規模FPGAを用いたトリガー論理回路の研究が飛躍的に進み、100対の光トランシーバ、大規模FPGA、MPSoC FPGAを搭載した高性能なトリガープロセッサーボードの回路基盤の設計を進めることができた。さらに、ソフトウェアトリガーでは、2021年から導入予定のマルチスレッド対応のトリガーフレームワークを完成させることができた。
以上の観点により、概ね順調に進んでいると言える。

Strategy for Future Research Activity

2020年度はLHC加速器はシャットダウンする。この期間に進めるべき研究は、①2018年度までに取得したデータを用いたトップクォークの研究、②第3実験に向けたソフトウェアトリガーとトップクォーク物理の解析の準備、③ 高輝度LHC実験に向けたトリガー回路のR&Dの3点があげられる。①では、140 /fbの全データを用いたトップクォークの質量精密測定やトップクォークをプローブとした新物理の間接・直接測定に集中する。②では第3実験でデータ収集を行うためのマルチスレッド対応のソフトウェアトリガーの動作検証を大規模計算機を用いて実施する。③では、検出器近くに設置する前段回路の量産プロトタイプ回路の動作試験を行い、100対の光トランシーバ、大規模FPGA、MPSoC FPGAを用いたトリガープロセッサー回路のプロトタイプを完成させる。

  • Research Products

    (41 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 10 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Int'l Joint Research] CERN(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      CERN
  • [Int'l Joint Research] University of Cape Town(南アフリカ)

    • Country Name
      SOUTH AFRICA
    • Counterpart Institution
      University of Cape Town
  • [Int'l Joint Research] ローマ大学/ボローニャ大学(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      ローマ大学/ボローニャ大学
  • [Int'l Joint Research] ミシガン大学/University of Texas at Austin(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ミシガン大学/University of Texas at Austin
  • [Int'l Joint Research] CNRS(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      CNRS
  • [Journal Article] Search for flavour-changing neutral currents in processes with one top quark and a photon using 81 /fb of pp collisions at sqrt(s)=13TeV with the ATLAS experiment2020

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 800 Pages: 135082~135082

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physletb.2019.135082

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurements of top-quark pair differential and double-differential cross-sections in the lepton+jets channel with pp collisions at sqrt(s)=13 TeV using the ATLAS detector2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      The European Physical Journal C

      Volume: 79 Pages: 1028

    • DOI

      https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-7525-6

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of Ks and Λ0 production in ttbar dileptonic events in pp collisions at sqrt{s} = 7 TeV with the ATLAS detector2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      The European Physical Journal C

      Volume: 79 Pages: 1017

    • DOI

      https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-7512-y

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of the top-quark mass in ttbar + 1-jet events collected with the ATLAS detector in pp collisions at sqrt(s) = 8 TeV2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2019 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP11(2019)150

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of jet-substructure observables in top quark, W boson and light jet production in proton-proton collisions at sqrt(s)= 13 TeV with the ATLAS detector2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2019 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP08(2019)033

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Combinations of single-top-quark production cross-section measurements and |fLVVtb| determinations at sqrt(s)= 7 and 8 TeV with the ATLAS and CMS experiments2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2019 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP05(2019)088

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of the ttZ and ttW cross sections in proton-proton collisions at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 99 Pages: 072009

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.99.072009

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for top-quark decays t→Hq with 36 /fb of pp collision data at sqrt(s) = 13 TeV with the ATLAS detector2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2019 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP05(2019)123

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurements of inclusive and differential fiducial cross-sections of ttbar+gamma production in leptonic final states at sqrt(s)=13 TeV in ATLAS2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      The European Physical Journal C

      Volume: 79 Pages: 382

    • DOI

      https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-6849-6

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurements of inclusive and differential fiducial cross-sections of ttbar production with additional heavy-flavour jets in proton-proton collisions at sqrt(s)= 13 TeV with the ATLAS detector2019

    • Author(s)
      M. Aabound, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, M. Tomoto, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2019 Pages: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP04(2019)046

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-2における低運動量トラックを用いた電弱ゲージーノ解析手法の評価2020

    • Author(s)
      日比 宏明
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-3の初段ミューオントリガーにおけるキャリブレーションのためのWebベースモニタリングシステムの開発2020

    • Author(s)
      網本 圭輔
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] Zynq搭載汎用モジュールPTZの通信性能評価2020

    • Author(s)
      末田 皓介
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-2における遅い荷電粒子トリガーの性能評価とRun-3に向けた改良2020

    • Author(s)
      角 源一郎
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-2全データを用いたH→μμ探索結果2020

    • Author(s)
      川口 智美
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] 高輝度LHC-ATLAS実験のための大規模光通信を実装した初段ミューオントリガーボードの設計2020

    • Author(s)
      綿井 稜太
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] 高輝度 LHC-ATLAS 実験 TGC 検出器の実機仕様の前段読み出し回路の設計と放射線耐性試験2020

    • Author(s)
      稲熊 勇人
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたTGC検出器のタイミング調整用ASIC量産品の性能評価2020

    • Author(s)
      山田 敏大
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたTGC検出器データ読み出しファームウェアの設計2020

    • Author(s)
      加納 勇也
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-3に向けたマルチスレッド対応ミューオントリガーの性能評価2020

    • Author(s)
      脇田 萌
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたμ粒子トリガーのための高速飛跡再構成ファームウェアの開発2020

    • Author(s)
      麻田 晴香
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] ATLAS Level-1 Endcap Muon Trigger for Run-32019

    • Author(s)
      日比 宏明
    • Organizer
      LP2019 29th International Symposium on Lepton-Photon Interactions at High Energies
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Axion-like particle searches in colliders2019

    • Author(s)
      山崎 祐司
    • Organizer
      神戸大学ブリュッセル国際センター International Workshop on Dark Matter Searches 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Don't we need to search search for_any other DM models from_WIMP/Axion(-like) particles?2019

    • Author(s)
      前田 順平
    • Organizer
      神戸大学ブリュッセル国際センター International Workshop on Dark Matter Searches 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dark Matter Search at ATLAS (tau-ID)2019

    • Author(s)
      竹田 康亮
    • Organizer
      神戸大学ブリュッセル国際センター International Workshop on Dark Matter Searches 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run2におけるボトムクォークとタウ粒子に崩壊するスカラーレプトクォークの探索感度の評価2019

    • Author(s)
      竹田 康亮
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-3に向けた低運動量ミューオンのための初段ミューオントリガーの改良2019

    • Author(s)
      塩見 崇宏
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] Zynq搭載汎用VMEモジュールの開発2019

    • Author(s)
      末田 皓介
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験における低い横運動量でのミューオントリガー効率の改善2019

    • Author(s)
      山下 和輝
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] ATLAS Level-0 Endcap Muon Trigger for HL-LHC2019

    • Author(s)
      加納 勇也
    • Organizer
      Topical Workshop on Electronics for Particle Physics 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ATLAS Level-0 Endcap Muon Trigger for HL-LHC2019

    • Author(s)
      麻田 晴香
    • Organizer
      European Physics Society Conference on High Energy
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Upgrade of the ATLAS Thin Gap Chamber Electronics for HL-LHC2019

    • Author(s)
      麻田 晴香
    • Organizer
      7th Conference of Large Hadron Collider Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ATLAS searches for di-Higgs production at 13 TeV and prospects for HL-LHC2019

    • Author(s)
      佐野 祐太
    • Organizer
      8th International Conference on New Frontiers in Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-2におけるベクトルボゾン融合過程でのヒッグス対生成事象hh->4bのデータを用いた探索結果2019

    • Author(s)
      佐野 祐太
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run-2における4b終状態を用いたヒッグス対生成事象探索の感度評価2019

    • Author(s)
      林田 翔太
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] 高輝度LHC-ATLAS 実験に向けたTGC 検出器の前段読み出し回路の開発2019

    • Author(s)
      稲熊 勇人
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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