2016 Fiscal Year Annual Research Report
Probing New Physics with Tau-Lepton
| Project/Area Number |
26220706
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
飯嶋 徹 名古屋大学, 現象解析研究センター, 教授 (80270396)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
居波 賢二 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50372529)
早坂 圭司 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40377966)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
|
| Keywords | 素粒子実験 / 加速器 / 粒子測定技術 / 電子・陽電子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
TOP検出器の確立：前年度までに、予備検出器１台を含む全１７台のTOP検出器製作を完了していたが、その後、TOP検出器の姿勢を1mm単位で制御し、検出器のたわみを0.5mm以下に抑えるインストール手法を確立し、H28年5月までに、全16モジュールのインストールが順調に進み、大きなトラブルなく完了することができた。
Belle II データ解析環境の構築：Belle II実験でのデータ解析の最適化に必要となるシミュレーション事象を大量生成するため、名古屋大学KMIタウレプトンデータ解析室のGRID計算機のCPUの２回目の増強をH29年1月 に行い、当初目標の7.25k HEPSpecを達成した。これにより、高功率かつ安定にシミュレーションデータの生成が進んでいる。また、Belle IIコンピューティングシステム監視システムを開発した。各サイトにテストジョブを送り、Belle IIデータ処理のジョブ実行環境を確認するシステム、中央サーバのサービスが停止した際に自動で再起動するシステム等を開発し、Belle IIコンピューティングシステムの効率改善を進めている。
Belle実験全データを用いた物理解析：Belle 実験全データを用いたB中間子タウオニック崩壊の新しい結果を得た。H28年度においては、セミレプトニックBタグとレプトニックτ 崩壊を用いたB → D* τ ν 崩壊の測定に関する論文を発表し、更に、ハドロニックBタグとハドロニック τ 崩壊を用いたB → D* τ ν 崩壊の新しい結果を国際会議等で発表した。この解析では、新物理に感度が高い τ レプトンの偏極度の世界初測定も行った。この結果、B → D(*) τ ν 崩壊分岐比の標準理論からのずれは 2.6σ、BaBar実験、LHCb実験の結果も合わせた世界平均では 約4σとなった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Belle II 実験の準備研究として建設を進めた TOPカウンターは、名古屋大学で原理考案し、１５年以上をかけて開発してきた独自の新型検出器であり、その完成は大きなマイルストーンの達成である。今後検出器の詳細な較正作業で性能を引き出すことにより、この新型検出器を確立することが可能と考える。
また、名古屋大学タウレプトンデータ解析室のグリッド計算機資源の補強により、Belle II のシミュレーションデータ生成も順調に進んでおり、Belle II 実験への準備研究が順調に進んでいる。これにより、名古屋大KMIのサイトは、各GRIDサイトが生成したデータを最終的に集める”Destination Storage”として、Belle IIデータ解析の拠点機能を担っている。
Belle実験の全データに新しい解析手法を適用して、B→D* τ ν 崩壊の新しい結果を得ることができたが、一般的にニュートリノ放出を伴うセミレプトニックタグを使用する解析はバックグランドが多く、B→D(*) τ ν の解析は困難と考えられていた。また、タウのハドロニック崩壊を使ったB→D* τ ν 崩壊の分岐比やタウレプトンの偏極度測定もBelle実験のデータ量では難しいと考えられていた。解析手法の工夫によって、これらの測定を可能とし結果を得たことは予定以上の成果と言ってよい。
本研究で順調に成果が得られていることを示すエビデンスとして、本研究で進めたTOP検出器の開発により、居波が小柴賞を受賞、また本科研費で雇用している加藤悠司特任助教が、日本物理学会若手奨励賞を受賞している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
建設・インストールを完了したTOP検出器のキャリブレーションを進める。読出しエレクトロニクスのファームウエアおよび解析ソフトウエアの改良を行っており、加速器衝突運転が行われるまでに準備する。キャリブレーション用のパルスレーザー光源を用いて、各チャンネルのPMTゲイン、信号タイミングのアライメントなどの手法を確立する。H29年5月には、Belle II測定器の全サブ検出器を含む宇宙線データ取得が始まり、これによって、CDC（Central Drift Chamber） の飛跡情報を使って、TOP検出器の詳細な応答を検証する。その後、H29年度中に開始される予備衝突実験（Phase2）でTOP検出器の粒子識別性能を確認し、この新型検出器の技術確立を実証する
データ解析環境の構築については、これまではシミュレーションデータの生成に応えるため計算ノードの増強に的を絞ってきたが、衝突データ収集開始に合わせて、ストレージの増強を順次進め、当初目標の4-5PBのストレージシステムを整備する。同時にBelle IIコンピューティングの監視システムの更なる自動化を進めていく。
物理解析については、予備衝突実験でシミュレーションと実際の実験データを比較して、運動量分解能、エネルギー分解能、粒子識別性能などお評価方法や補正方法を確立し、本格的な物理ラン（Phase3）開始後に、いち早くタウLFV崩壊やB中間子タウオニック崩壊による新物理探索の結果が出るように備える。また、Belle実験で未測定となっている崩壊の解析（セミレプトニックBタグを用いたB→D τ ν 崩壊や、セミレプトニックBタグとハドロニックτ 崩壊を用いたB→D(*) 崩壊の測定）を検討する。
今後、国内外の研究者との連携を強化するため、B2Tip、NP-Japan、名古屋大「重フレーバー素粒子物理学国際研究ユニット」などの研究者も連携研究者として加え、強力に研究を推進する。
|
