2012 Fiscal Year Annual Research Report
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22540284
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
日置 善郎 徳島大学, 大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部, 教授 (90173129)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大熊 一正 福井工業大学, 工学部, 准教授 (80367507)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 新相互作用 / トップクォーク / LHC / レプトン分布 / 最適観測量解析 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，陽子陽子衝突型加速器 LHC等において，トップクォーク対生成などの断面積を，特定の模型に依存しない最も一般的な形で計算し，非標準相互作用の存在可能性を探ることである．この戦略の特色は，どのような実験データが出ようとそれに素早く対処できる「模型に依存しない解析」を行うことである．我々は，「標準模型の背後にはΛというエネルギースケールで特徴付けられる基本理論が存在し，Λ以下の世界はSU(3)×SU(2)×U(1)という対称性に従う有効相互作用で記述される」という枠組みを採用している．
昨年度は，その枠組みにおいて，非標準トップ-グルオン結合を含めてパートン衝突でのトップ対生成断面積を解析的な形で求め，さらにそれに基づいてトップの半レプトン崩壊で生まれる荷電レプトンの運動量分布を与える式を導出した．
今年度は，種々の分布に対する最適観測量解析を実行し，未知パラメータ測定において期待される統計誤差を実際に数値的に評価するという方針でスタートしたが，実際の研究も予定通りに進み，その内容は，ヨーロッパ物理学会誌の一つ Physics Letters B に掲載されている （13.研究発表に記載）．また，これらの成果に関しては，２件の日本物理学会での発表（大熊； 13.研究発表に記載）に加えて，国際会議においても発表を行った [1]．
[1] Z.Hioki and K.Ohkuma, "Probing non-standard top-quark couplings via optimal-observable analyses at LHC", , Hadron Collider Physics Symposium 2012, Kyoto, Japan, November 13, 2012.
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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
今年度の大きな目標であった「種々の分布に対する最適観測量解析を実行し，未知パラメータ測定において期待される統計誤差を実際に数値的に評価すること」に対しては，実際の研究も年度初めに立てた計画通りに進み，まとまった結果を得た．それによれば，現段階では標準理論の枠を超える相互作用の兆候は見えておらず，そのような「異常項」が存在できる領域が非常に厳しく制限されることが明らかになった．また，それに対応して，これからも LHC の実験データの精度が上がり続ければ，近い将来には，新相互作用を特徴づけるエネルギースケールについても制限（下限）が得られるであろうことも分かった．これは具体的なモデル構築に対して大変に有用な情報となる．これらの成果内容は，主要なヨーロッパ物理学会誌の一つ Physics Letters B に掲載されている （13.研究発表に記載）．また，これらの成果に関しては，２件の日本物理学会での発表（13.研究発表に記載）に加えて，国際会議においても発表を行った [1]．
[1] Z.Hioki and K.Ohkuma, "Probing non-standard top-quark couplings via optimal-observable analyses at LHC", , Hadron Collider Physics Symposium 2012, Kyoto, Japan, November 13, 2012.
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，「これまでの成果を，より具体的な解析に応用する」ことを目標に掲げる．特に，衝突エネルギー 7 TeV だけでなく 8 TeV のトップ対生成断面積が公表され，さらに米国フェルミ加速器研究所の Tevatron からの最終的なデータと組み合せればトップクォーク－グルオンの非標準相互作用に対して新たな制限を課すことが可能になりつつある今，我々の解析を最新データに基づき進めることは喫緊の課題と言える．また，終状態レプトン分布の角分布解析において，運動量に対する制限を課すことによって「脱結合定理」の制約から逃れた解析を行うことも非常に興味深い結果を期待させるものである．
当初の計画では，トップ対の両方が半レプトン崩壊する反応に対して終状態のレプトン対に関する二重エネルギー・角分布を解析的な形で計算し，それに対して最適観測量解析法を適用するのが次の計算課題であったが，昨年度の結果から判断し，終状態二重分布に対して最適観測量解析法を適用しても高い解析精度は期待できないであろうことが明らかになってきたことに加え，LHC での測定が極めて順調に進み，期待以上に豊富なデータが出されつつあることを考えれば上記を今年度および来年度の目標とすることが極めて適切であろうと考えている．但し，これは，研究計画全体に対しての基本方針の変更ではない．あくまで我々の研究課題「次世代加速器を用いた新相互作用の最適観測量解析」を遂行するためのものである．
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