2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on the Higgs-field structure and New-Physics Searches in Higgs-pair production processes using novel trigger
| Project/Area Number |
21K03598
|
|---|
| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
|---|
Principal Investigator |
中浜 優 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (10786180)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | ヒッグス粒子 / ヒッグス粒子自己結合 / 新物理探索 / トリガー / ATLAS実験 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ヒッグス粒子対生成 (hh) 事象をプローブとして、(1) ヒッグス自己結合定数などの多様な測定を世界に先駆けて行い、素粒子標準理論の脆弱部分であるヒッグス場構造の全貌を解明し、さらにその背後にある新物理を探索すること、および、ヒッグス対生成事象取得専用の大量データ取得法の開発も行い、将来実験に展開することである。
(1) 物理解析の研究では、LHC-ATLAS実験 第2運転期間の高統計データ (陽子陽子衝突139 fb-1) を用いて、崩壊分岐比が最大のhhチャンネル 4bジェット終状態の解析手法を確立した。新たに開発した解析技術としては、機械学習とデータを活用したマルチbジェット背景事象の推定方法、および、ターゲットとなる信号 (共鳴・非共鳴状態) の特徴に応じた事象選別方法がある。まず、ヒッグス粒子対共鳴状態を探索したところ、データ中に新物理由来の超過は見られなかったが、251GeVから5TeVまでの幅広い質量領域において共鳴状態の生成断面積への上限を与えた (2022年2月にPRDに受理)。さらに、非共鳴状態の探索を用いた、ヒッグス場形状に対応するヒッグス粒子自己結合の直接制限、および、ヒッグス有効場理論を用いた新物理の解釈を遂行中である (途中経過は学会で複数回報告済、査読論文への投稿準備中)。また、関連分野最大規模の国際会議LHCP2022でのプログラム委員、WIN2021での電弱・ヒッグス物理セッションのコンベナーを務め,専門家らと研究成果や今後の方向性を議論した。
(2) トリガーの研究では、2022年からの第3運転期間に向けて、非共鳴状態の特徴である「非対称の運動学的形状を持つマルチbジェット」を効率的にオンライン取得できる新型トリガーを開発した。トリガー効率が1.6倍にも改善することを確認した上で、トリガー系に実装した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
(1) 物理解析の研究では、hh->bbbbチャンネルの解析手法をすでに確立し、共鳴状態探索に関しては解析結果を査読論文受理済で、非共鳴状態探索に関しては論文投稿準備中である。さらに、ヒッグス対事象を用いた直接制限だけでなく、従来想定していなかったとヒッグス単体事象を用いた間接制限を組み合わせた「究極のヒッグス自己結合解析」も、研究協力者である指導学生とともに遂行中である。
(2) トリガーの研究では、hh解析専用のトリガー選別技術を我々が世界で先駆けて開発し、他のチャンネルにも広がりつつある。また、第3運転期間のデータ取得開始後すぐに物理解析に使用する準備は十分に整っている。
以上から、当初の計画以上に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
(1-1)hh->bbbbチャンネルにおける非共鳴状態を用いたヒッグス粒子自己結合の直接制限、ヒッグス有効場理論を用いた新物理の解釈、および、VBF生成によるVVHH結合の発見。
(1-2) ヒッグス対事象を用いた直接制限とヒッグス単体事象を用いた間接制限を組み合わせた「究極のヒッグス自己結合解析」の確立。
(2)第3運転期間におけるヒッグス対生成事象専用トリガーのデータを用いた立ち上げ。
|
| Causes of Carryover |
2021年度はコロナ禍による海外渡航や出張制限により、CERN出張および学会現地参加が叶わなかったため。
2022年度は再開の兆しがあるので、積極的にCERN渡航や対面打ち合わせを行うことにより、使用する計画である。
|
Research Products
(12 results)
