Development of the large-scale silicon tracker for precision measurement of Higgs boson properties at HL-LHC

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22346
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0203:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Hirose Shigeki 筑波大学, 数理物質系, 助教 (40875473)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: 素粒子実験 / シリコン検出器 / LHC / タウレプトン / ヒッグス粒子

Outline of Final Research Achievements

The ATLAS experiment is accumulating data provided by the LHC accelerator, and we are entering the stage of precisely determining properties of the Higgs boson using the abundant data. In this research project, a performance evaluation system for silicon strip sensors, which will be essential for precision studies of the Higgs boson at the HL-LHC, was constructed, and during the sensor production period that started in 2021, excellent performance of the silicon sensors have been confirmed. Furthermore, the Higgs-tau coupling was measured at the precision of 7.5% using the ATLAS Run 2 full dataset. From this result, it was demonstrated that more sophisticated tau lepton reconstruction algorithms with fully exploiting potential of the new silicon detector will be the key to further reduce systematic uncertainties and improve the precision at HL-LHC.

Free Research Field

素粒子実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高輝度LHCにおける新型シリコンストリップ検出器の安定稼働は、そこでの大統計を最大限に利用したヒッグス粒子研究に不可欠である。本研究において、量産期間中に一様で安定したストリップセンサーの特性を確認できたことは、確実に安定運用可能なシリコン検出器システムを構築する上で重要となる。また、ここで得られたデータは大量のシリコンセンサーの特性を長期にわたって系統的に測定したものであり、高輝度LHCに限らず、大型シリコン検出を用いたプロジェクトに広く有用である。それに加え、本研究ではH-tau結合を高精度で測定、高輝度LHCにおけるO(1%)の測定に道筋をつけた。