2019 Fiscal Year Research-status Report
LHC-ATLAS実験における高統計データを用いた超対称性粒子探索
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17K14268
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
齋藤 智之 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教 (50749629)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 宇宙の始まり / 素粒子標準模型 / 超対称性 / LHC加速器 / ATLAS実験 / エレクトロニクス / トリガーシステム / FPGA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では当初の設計値の数倍にビーム強度を増強したCERN・LHC加速器においてATLAS検出器で高純度のデータ取得を可能にし、蓄積した高統計データを用いて超対称性粒子の発見に挑む。
新しい先進的なトリガーシステムを導入することで背景事象を大幅に抑制し高純度のデータ取得を実現する。本年度は新しいミューオン粒子トリガーシステムの設置とコミッショニングを遂行した。背景事象の多いATLAS検出器の前方後方領域をカバーするために、72台のトリガー処理ボードの設置作業を行い、ATLAS検出器システムに組み込んだ。データ読み出し用ラックマウント型PCも設置し、実験に必要なハードウェアの設置作業を完了できた。入力・出力用の1000本を超える光ファイバー・ケーブルの接続も完了した。新型内部ミューオン検出器との通信試験を複数回行い、本番用の通信規格でデータの受信に成功した。さらにFPGA間の通信に必要な時間を実測し、通信時間のふらつきが通信エラーに発展しない程度に抑制できる機能が働いていることを実証した。この機能により実験本番で通信エラーによるデータ損失を防ぐことができ重要な成果である。2021年から開始する実験に向けての準備を大いに進めることができた。
2018年までにATLAS実験で取得した大統計データを用いて超対称性粒子探索を遂行した。新しく機械学習を導入することで、昨年公表した結果では利用していなかった終状態の各ジェットの横運動量の相関を利用し、信号の探索感度を向上させることに成功した。特定の超対称性模型に過度に最適化することを避け、幅広い質量領域の探索が可能になる解析手法の構築を実現した。超対称性粒子の発見には至らなかったが、最大2.3 TeVの質量までのグルイーノ探索結果を公表できた。超対称性粒子の理解を進めることができ、今後の探索の重要な指針とできる。
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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
本年度は、新しいトリガ―システム開発に関してトリガー処理ボードの設置作業の完了と、実験本番に向けた試験を計画していた。現在までに全ボードの設置を完了でき、内部ミューオン検出器との通信試験にも成功した。2021年の実験開始に向けて計画通りに研究を遂行できたと評価できる。
超対称性粒子グルイーノ探索では、2018年度公表した結果からさらに質量の重い領域を探索するための新しい手法の開発に取り組んだ。機械学習を効果的に取り入れた新しい解析手法を確立でき、探索感度をグルイーノ質量に関して最大2.3 TeVまで伸ばすことに成功し、結果を公表できた。したがって当初の計画以上に研究を遂行できたと評価できる。
ただし年度終盤の新型コロナウィルスの急速な感染拡大により、当初予定していた最新の情報収集ができなくなったため、期間延長により来年度開催される物理学会に参加し最新の情報収集を行い研究とりまとめを行う。この点を考慮しても本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本来の計画では本年度が最終年度であったが、年度終盤の新型コロナウィルスの急速な感染拡大により、当初予定していた学会・会議参加による最新の情報収集ができなくなったため、期間延長により来年度開催される物理学会に参加し最新の情報収集を行い研究とりまとめを行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの急速な感染拡大により、日本物理学会第75回年次大会の中止等が発生したため、当初予定の最新の情報収集ができなくなったが、期間延長により来年度開催される物理学会に参加し最新の情報収集を行い研究とりまとめを行う。
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Research Products
(10 results)
