2015 Fiscal Year Annual Research Report
LHC実験の新局面における素粒子標準模型を超える物理の研究
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26247040
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
東城 順治 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70360592)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、欧州合同原子核研究機構 (CERN) の大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) における ATLAS 実験で、素粒子標準模型 (SM) を超える物理 (BSM) の探索、将来計画のための準備研究を遂行し、次世代の素粒子物理学を切り拓くことである。本年度は、重心系エネルギー 13 TeV で LHC 加速器を再稼動し、ATLAS 実験でのデータ取得を再開した。検出器の運転、データ収集、データ解析を遂行しつつ、将来計画のための検出器開発を進めた。
検出器の運転では、主要検出器の一つであるシリコン半導体飛跡検出器 (SCT) の立ち上げを行い、データ品質管理と較正に重点を置いて、最高品質のデータを取得することが出来た。ビーム輝度の増大に伴って変化する SCT の性能評価を進め、検出器効率を理解して最大化するよう運転を行った。
データ解析では、ヒッグス粒子の性質の測定、及び、長寿命超対称性粒子の探索を行った。ヒッグス粒子がZ 粒子対に崩壊し、それぞれの Z 粒子がレプトン (電子・ミューオン) 対に崩壊するチャンネルに着目し、新規に取得したデータを解析した。積分輝度が小さいため、統計的に優位な測定は厳しいが、背景事象の理解を十分に行い、次年度以降の高統計データに対応する準備を行った。長寿命超対称性粒子の探索では、これまでに取得したデータを用いた最終結果を提出した。新規に取得したデータの解析も並行して進めたが、統計的に優位ではないため、飛跡・崩壊点の再構成手法とモンテカルロ・シミュレーション (MC) による発見感度の研究を行った。
検出器開発では、シリコンピクセル検出器の開発を遂行した。既存の読み出しチップを動作させる環境を整備し、FPGA を用いた読み出し手法の開発を進めた。また、ヒッグス粒子の性質、特に、ヒッグス自己結合の測定に向けた、MC を用いた感度研究を行った。
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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
順調に SCT の立ち上げと運転を遂行し、最高品質のデータを取得することに成功した。ヒッグス粒子の性質の測定、及び、長寿命超対称性粒子の探索では、積分輝度が小さいために統計的に優位な研究は難しい状況であるが、次年度以降の高統計データに対応する準備は十分に整えることができた。将来計画に向けたシリコンピクセル検出器の開発では、前年度やや遅れ気味であった活動を取り戻し、読み出しチップの読み出し手法を開発する環境を整備することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、LHC 加速器が輝度を増大させ、実験側に高統計データを提供する予定である。ATLAS 実験では、今年度得た知見を用いて、輝度の増大に伴う検出器の運転を行い、最高品筆の高統計データを収集計画である。ヒッグス粒子の性質の測定、及び、長寿命超対称性粒子の探索では、増加する積分輝度のデータを用い、重心系エネルギー増大後初の結果を得る計画である。将来に向けた検出器の開発では、引き続き、シリコンピクセル検出器の開発を遂行する。試作機を開発・製作し、読み出し手法の研究に重点を置く予定である。
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