2016 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) を探索し、将来計画のための準備研究を遂行して、次世代の素粒子物理学を切り拓くことである。本年度は、LHC 加速器における重心系エネルギー 13 TeV での衝突実験を 2015 年に聞き続き行い、ATLAS 実験でのデータ収集においてデータを蓄積した。検出器の運転・データ収集・データ解析を遂行するとともに、LHC 加速器の高輝度化に向けたシリコンピクセル検出器の開発を進めた。
検出器の運転では、主要検出器のシリコン半導体飛跡検出器 (SCT) の運転を行い、検出器の性能を最大限引き出すためのデータ品質管理と較正の精度を向上させた。また、オフラインソフトウェアを改良して、順調なデータ収集を維持させることができた。
データ解析では、新データを用いたヒッグス粒子の再発見・長寿命超対称性粒子の探索、及び、Exotics 物理の探索を行った。ヒッグス粒子の研究では、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を用い、再発見を行った。長寿命超対称性粒子の探索では、新データの解析により探索範囲を拡張し、結果提出目前にまで到達した。Exotics 物理の探索では、重い中性レプトンに着目し、探索手法の研究と実データの解析に向けた準備研究を行った。
検出器の開発では、既存 FE-I4 読み出しチップを動作させる環境を整備しつつ、検出器モジュールの開発準備を行った。検出器モジュールを読み出すフレキシブル基板の技術検討に着手するとともに、アルミ線ワイヤーボンディングを含めた検出器組み立て等の研究計画の策定を行った。
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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
本年度の研究計画は、昨年度に引き続き、最高品質のデータを収集するとともに、ヒッグス粒子の性質の研究・長寿命超対称性粒子の探索を遂行するとともに、将来計画のための検出器開発を推進することである。
シリコン半導体飛跡検出器 (SCT) を再立ち上げから順調な運転に至るまで、主要な担当を果たし、ATLAS 実験全体におけるデータ収集に対して多大な貢献を行った。
ヒッグス粒子の研究では、新データを用いた再発見を行い、性質の研究に向けた準備を整えることができた。長寿命超対称性粒子の探索では、探索領域を拡張した結果を提出する目前までクオリティを引き上げることができ、今後の結果提出に向けて大きく前進した。新規に開始した Exotics 物理の研究では、重い中性レプトンの探索手法の開発に着手し、その準備研究を大幅に進めることができた。
シリコンピクセル検出器の開発では、国内における開発環境を大幅に整備することができた。今後のフレキシブル基板開発と検出器モジュールの組み立てに向けて、準備研究が大きく進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、LHC 加速器が重心系エネルギー 13 TeV で稼働する最盛期を迎える。そのため、ATLAS 実験における検出器の運転とヒッグス粒子・超対称性粒子・Exotics 物理の研究を本年度に引き続き遂行し、本研究計画の最終結果を提出する。また、将来計画に向けたシリコンピクセル検出器の開発では、国内開発の鍵となるフレキシブル基板と検出器モジュール組み立てを大幅に前進させる。
ATLAS 実験における検出器の運転では、シリコン半導体飛跡検出器 (SCT) の運転で最高品質のデータを取得する。特に、ビーム輝度の向上により粒子多重度が増加するため、それに起因する性能劣化を最小限にとどめる運転・データ収集・品質管理・オフラインソフトウェアの改良をしつつ、データ収集を遂行する。
ヒッグス粒子の性質研究では、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を用い、統計量を増やした研究を行う。長寿長超対称性粒子の探索では、データ解析のクオリティを向上させ、探索領域を拡張した最終結果を提出する。Exotics 物理では、重い中性レプトンの探索手法を開発し、実データの解析を行う。
シリコンピクセル検出器の開発では、既存の FE-I4 チップを用いたフレキしフル基板の開発と検出器モジュールの組み立てを遂行する。また、ATLAS 実験全体として、新チップ RD53 へ移行することが期待されており、その移行に対応しつつ、将来計画の準備研究として目処をつける予定である。
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