2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development on muon trigger logics for discovering new particles at the LHC 14 TeV running
| Project/Area Number |
26287046
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
山崎 祐司 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00311126)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 素粒子実験 / トリガー / 飛跡再構成 / ミューオン |
|---|
| 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。
本年度の主な実績は，次の2つである。
1) 既存のトリガーアルゴリズムをさらに改良し，トリガーによる運動量計算の精度を高め，トリガーレートを削減した。昨年開発したタイルカロリメータを用いたアルゴリズムは，トリガー効率がわずかに低下するため今後の非常手段とした。その代わりに，昨年度開発した，これまで用いられていなかったミューオン検出器を使った改良アルゴリズムを実際に用い，トリガー頻度を低く抑え，かつ効率を向上させた。さらにこのアルゴリズムを拡張し，検出器のバレル部とエンドキャップ部をまたぐ部分で両者を通過するミューオンの効率が低下する問題を，両者のヒットを結び付けたアルゴリズムを開発することで解決した（発表６）。また，超前方部でこれまで用いられていなかったCSC検出器を用いて，トリガー効率３％の低下でレートを65%削減するアルゴリズムを開発した（発表２，５）。
2) NSWのトリガーアルゴリズムの前提となるMicroMEGAS検出器（以下MM）の理解のために，宇宙線テストのための装置を開発し，MMプロトタイプが所期の位置解像度である100umを十分達成していることを確かめた（発表１）。また，NSW領域ではミューオン以外の要因（ミューオンが散乱する電子，環境中性子や光子，LHCの陽子散乱で生成されたハドロンなど）から検出器にヒットがあり，これにより再構成を間違う。このバックグランドからのヒットをシミュレーションと比較し，それがおおむね再現されているとを確かめた（発表４）。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度当初に設定した目標は3点であった。1点目はバックグランドヒットの理解であるが，これは今年度ほぼ終了し，これをもとにNSWの開発に際してバックグランドヒットを不定性の範囲で増減させてトリガーアルゴリズムのバックグランド耐性を正しく見積もる準備が整った。また，2点目のタイルカロリメータあるいはFTKを用いたトリガーであるが，FTKの運転開始が2017年中旬に一部開始と本研究の期間から外れること，タイルカロリメータは効率が低下することから，いずれも本研究では行わないこととした。その代わりに既存の検出器を用いた改良でトリガー頻度を十分低く保てることが分かり，これにより当初の目標を達成した。また3点目はMM検出器の理解であったが，予定通り宇宙線ミューオンによるデータを取得し，MM検出器の再構成で重要となるポイントについて理解した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
1)について，現在以上にトリガー頻度が上がった場合でも，予想される範囲内ではこれらのアルゴリズムを用いて上限値に達することなく安定運転を実現できる。その安定運転のチェックとして，トリガー効率に問題が出ていないかをモニターする。特にこの研究の主眼である低い pT のトリガー効率が大きく低下していないかを監視する。
2)について，NSWのトリガーアルゴリズムの開発を行う。8層のMMセグメント，およびその外側の8層のsTGCセグメントを用いて飛跡の角度を決定するアルゴリズムでは，バックグランドヒットの排除，検出器ノイズの排除が問題となる。これまでの開発経験を反映し，これらに強いアルゴリズムを開発する。また，レベル1トリガー近辺で近接する複数のミューオン飛跡を取得できるようにするなど，細かいセグメントを持つMMの特徴を生かしたアルゴリズムとする。
|
| Causes of Carryover |
LHCの実験運転が当初の運転期間より1年延長して平成30年度までとなり，28年度にも現行トリガーの大幅改良を行った。これに伴い，29年度にも現行のトリガーのモニターの改良を行う必要が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
CERN研究所に滞在してトリガーのモニタープログラムの開発を行い，また実験運転とトリガーモニターに参加する。また，これらの作業を行うためのコンピューター端末を購入する。
|
