2018 Fiscal Year Research-status Report
高輝度環境下で安定動作する究極の統合トリガー系の開発と超対称性の検証
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17K14284
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中浜 優 名古屋大学, 現象解析研究センター, 准教授 (10786180)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | トリガー / 超対称性粒子 / エネルギーフロンティア / LHC加速器 / ATLAS実験 / 統合トリガー系 / ミューオントリガー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、(1) LHC高輝度環境下でも安定動作可能な究極の統合トリガー系(メニュー)を実現すること、及び (2) 現行ATLAS実験Run-2で到達可能な超対称性粒子探索に決着をつけることである。以下、今年度の研究実績を記述する。
(1) トリガー研究においては、2018年のLHC最高瞬間輝度は2017年よりも増大し2e34まで到達したので、ますます厳しい運転環境となった。高い輝度化に伴う事象の重なり合いの増加の影響を軽減するように、いくつかのトリガーアルゴリズムを改良した。また、トリガー用PCファームを20％増強した。これらの弛まない工夫により、2017年度に自身が開発した統合トリガー系から主要なトリガー選別条件を変更せずに、2018年度も引き続きデータ取得を行った。実ビーム環境下での安定運転を確認した。もって、LHC Run-2期間において、ATLAS実験の多彩な物理プログラムを網羅する統合トリガー系を完成できた。
2021年ーRun-3に向けた技術開発として、次世代トリガー系「並列処理マルチスレディング対応の新トリガーフレームワーク」の開発を、ミューオントリガーを例にとり、日本で先駆けて開始した。
(2) 超対称性粒子探索の研究においては、2015-2018年に取得したRun-2全データ140/fbを用いて、グルイーノとスクォークを包括的に探索した。解析技術として、機械学習や複雑な統計処理などをフル活用した更に発見感度が高い解析手法を新たに完成させた。結果を論文投稿準備中である。また、高輝度LHCでの超対称グルーオンの質量到達感度を推定した(2.8TeV/c^2)。これら一連の結果は従来理論的に好まれていた数多くの超対称性模型を棄却し、理論側の模型拡張や実験側の探索戦略双方に対して、今後の新物理研究の進むべき方向性を示すことに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
理由
(1) トリガーの研究においては、当初の計画である「最高瞬間輝度2e34まで対応可能な統合トリガー系の開発・運転」を成功させた。また、Run-3及び高輝度LHCで期待される更なる高輝度環境に対応可能である「マルチスレッディング技術」を駆使した次世代トリガーフレームワークの開発とそのミューオントリガーへの実装も新たに始めた(ミューオントリガー研究の責任者)。
また、本研究テーマ「統合トリガー系(メニュー)」は、トリガー研究と物理解析研究の境界領域に位置し、ハドロンコライダー実験における実験遂行の要である。当初の計画を超えて、今年度はさらにトリガー検出が困難な物理事象(例えば 、長寿命の超対称性粒子やソフトな終状態を持つ事象)を系統的に調べ、Run3用トリガーとしてそれらを網羅するトリガー選別条件の検討を開始した。ATLAS実験の日本グループ内ではあるが、新たな「メニュー研究フォーラム」を立ち上げた。今後も大幅な研究進展が見込まれる。
(2) 超対称性粒子探索の研究においては、2015-2016年に取得した36/fb 陽子陽子衝突データを用いた直接探索結果(第3世代トップスクォーク、グルイーノ・スクォーク)をまとめた査読付き論文を2本出版した(責任著者)。2015-2018年に取得予定の140/fb Run-2全データを用いた解析も論文投稿準備中である(責任著者)。当初の計画を超えて、高輝度LHCでの探索可能性を検討した。このように、この2年間で探索・調査可能なアプローチ複数方面から、超対称性探索を研究した。これら一連の結果は従来理論的に好まれていた数多くの超対称性模型を棄却し、理論側の模型拡張や実験側の探索戦略双方に対して、今後の新物理研究の進むべき方向性を示すことに成功した。
以上から、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2017-2018年度の研究課題であり、研究自体は完了した。
但し、繰越分を利用して、当研究課題の最終成果発表・海外研究者との議論のためのワークショップ(2019年5月開催)に参加して、全て完了する。
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| Causes of Carryover |
当研究課題の最終成果発表・海外研究者との議論のために参加予定のワークショップが、2019年5月開催になり、その参加費・旅費を確保するため。
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