2015 Fiscal Year Annual Research Report
LHC14TeV運転における新粒子探索のためのミューオントリガー開発
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26287046
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
山崎 祐司 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00311126)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | トリガー / 飛跡検出 / アルゴリズム開発 / ミューオン / 高精細飛跡検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，高輝度化する LHC 加速器運転に対応して，アトラス実験においてミューオンを取得する高段トリガー（ソフトウェアトリガー）を改良することである。単位衝突数当たりのミューオントリガーの頻度を減らし，単位時間当たりのトリガー頻度を維持しつつ，トリガーで取得するミューオンのしきい値を低く保ち，新物理探索の感度を上げることである。この実現のため，A) 現在のデータ取得において，トリガーアルゴリズムの改良により頻度を落とすこと，B) 平成30年度に設置予定の新しいミューオン最内層検出器 NSW を用いたトリガーアルゴリズムを開発して，その後のデータ取得に備えること，が研究の大きな二つの目的である。
本年度の主な実績は，次の3つである。
1) ドリフトチューブ検出器のパターン認識改良をさらに進め，横運動量の再構成精度を大幅に高めた。この結果，トリガー効率を99%と維持しつつ，トリガー頻度を30%押さえることができた。また，ミューオン検出器のバレル部とエンドキャップ部の境界で，これまでトリガーに用いられていなかった検出器を使うことにより，飛跡の再構成精度を高め，この領域での運動量再構成精度を2倍に改善した。
2) タイルカロリメーター（ハドロンカロリメーター）の，衝突点から最も遠い部分にミューオンが一定のエネルギーを落とすことを利用して，ミューオンとハドロン粒子（パイ粒子，Ｋ粒子）を区別するアルゴリズムを開発した。カロリメーターのほぼ全域でハドロンを90%以上除き，ミューオンを90%以上選別することができた。
3) NSW に用いるマイクロメガス検出器の性能評価のための宇宙線スタンドを構築した。テストに用いるマイクロメガス検出器を，検出器自体の直線の残差から解像度が見られるように4層設置できるものとした。
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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
上記の実績について，1) のドリフトチューブ検出器のパターン認識改良は，予定通りに進行している。これらの改良により，2018年までの LHC 加速器運転でトリガー頻度を十分抑えるためのアルゴリズムが用意できた。
2) は，予想を上回る高性能のアルゴリズムを開発できた。
3) は，テスト用のマイクロメガス検出器の製作，宇宙線のテストベンチは動作したが，信号読出し装置の構築が，やや遅れている。読出し装置はCERN研究所のSRSと呼ばれるものであるが，この購入を昨年延期した。この装置が近日アップグレードを予定しており，新しいシステムを購入・動作検証するほうが得策と判断したためである。これにより，従来より多チャンネルの読出しが可能となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の1) については，目標をほぼ達成した。今後ルミノシティが上昇したときのバックグランドの上昇を理解するため，ミューオンのある場所近辺，あるいはミューオンから遠いところで，どのようにバックグランドが変化するか，調べていく。
上記の2) については，タイルカロリメータを用いたトリガーと2018年から運転開始予定の FTK （高速飛跡再構成トリガー装置）を用いると，これまでミューオン検出器がカバーしていない領域でもトリガーが可能になり，物理事象探索の効率を上げられる可能性がある。ただし，そのためにはまず，他のいずれかのトリガー信号でレベル1トリガーを通過させ，事象を高段トリガーまで導かなければならない。どのようなレベル1信号（他のミューオン，ジェット，電子等）と組み合わせてどのような物理過程の事象を取得するか検討する。また，それによってトリガー頻度が高くなり過ぎないか，その物理過程の取得効率を向上できるかを調べる。
上記の3) について，今期は重点を置いて進める。上記のように，新しい信号読出し装置を立ち上げる。これを用いて，抵抗膜を用いたマイクロメガス検出器の位置分解能を，構築した宇宙線ベンチを用いて正確に測定する。
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| Causes of Carryover |
主な理由は，マイクロメガス検出器の信号読出し装置であるSRS装置の購入延期である。この装置が近日アップグレードを予定しており，新しいシステムを購入・動作検証するほうが得策と判断したためである。また，2016年に改良したアルゴリズムの性能評価モニターを行うため，昨年度予定していた長期のCERN研究所への出張を一つ今年度に延期した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
マイクロメガス検出器の信号読出し装置であるSRS装置を購入する。また，CERN研究所への長期滞在を予定している。
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Research Products
(6 results)
