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LHC-ATLAS実験におけるタウ粒子を用いたレプトンフレーバー非保存崩壊の探索

Research Project

Project/Area Number 14J03027
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

小林 大  東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords高エネルギー実験 / タウレプトン / フレーバー / 素粒子実験 / 高エネルギー加速器実験 / LHC-ATLAS実験 / レプトンフレーバーの破れ / 国際研究者交流・スイス
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、欧州原子核研究機構(CERN)の大型ハドロン衝突型加速器(LHC)を用いた陽子陽子衝突実験の一つであるATLAS実験に参加して行ったものである。
この研究の目的は、レプトンセクターでのフレーバー非保存の探索を行うことで標準模型を超えた物理の証拠を探ることである。特に、タウ粒子が3つのミューオンに崩壊する事象(τ→3μ)は3つのミューオンから不変質量が再構成できることなどから、本実験においては非常に有利な信号である。そのため、ATLAS実験ではこれまで行われてこなかったτ→3μの探索による新物理探索を行った。
本年度には、2012年に行った重心系エネルギー8TeVでの陽子陽子衝突で取得した、積分ルミノシティ20.3fb-1に相当するデータを用いた解析結果の公表を行うとともに、2015年以降の運転(Run2)における重心系エネルギー13TeVでのデータを用いた場合の感度の見積もりを行った。Wボソンの崩壊由来のタウ粒子に着目し、ATLASでは初めての結果を導出することに成功したが、τ→3μの観測には至らずその分岐比に対する上限値は3.76×10-7となった。この感度はBelle実験による2.1×10-8と比較して1桁悪いという結果であったが、これは効率改善のための専用トリガー開発の必要性を明らかにする上でも重要な結果ともいえる。一方でRun2は2015年から開始され、2018年までに積分ルミノシティ100fb-1に及ぶデータを取得することを計画している。更に専用トリガーの開発による効率改善と生成断面積の上昇も考慮に入れて感度の向上を見積もった。
また、DメソンやBメソンなどのHeavy Flavor(HF)由来のタウ粒子にも探索範囲を広げることを考え、手法を構築して感度を見積もった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 13 results,  Acknowledgement Compliant: 10 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Search for new phenomena in events containing a same-flavour opposite-sign dilepton pair,jets,and large missing transverse momentum in sqrt(s)=13 TeV pp collisions with the ATLAS detector2017

    • Author(s)
      M.Aaboud,S.Asai,J.Tanaka,O.Jinnouchi,et al.
    • Journal Title

      Eur. Phys. J. C

      Volume: 77 Issue: 3 Pages: 144-144

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-017-4700-5

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Probing lepton flavour violation via neutrinoless τ→3μ decays with the ATLAS detector2016

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      European Physics Journal C

      Volume: May Issue: 5 Pages: 232-232

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-016-4041-9

    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Search for high-mass new phenomena in the dilepton final state using proton-proton collisions at √s=13 TeV with the ATLAS detector2016

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Phys. Lett. B

      Volume: 761 Pages: 372-392

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2016.08.055

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for new phenomena in different-flavour high-mass dilepton final states in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV with the ATLAS detector2016

    • Author(s)
      M. Aaboud, J. Tojo et al. [ATLAS Collaboration]
    • Journal Title

      Eur. Phys. J. C

      Volume: 76 Issue: 10 Pages: 541-541

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-016-4385-1

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A search for prompt lepton-jets in pp collisions at s√=8 TeV with the ATLAS detector2016

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: February Issue: 2

    • DOI

      10.1007/jhep02(2016)062

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Search for lepton-flavour-violating H→μτdecays of the Higgs boson with the ATLAS detector2015

    • Author(s)
      G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 11 Issue: 11 Pages: 211-211

    • DOI

      10.1007/jhep11(2015)211

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Search for heavy Majorana neutrinos with the ATLAS detector in pp collisions at s√=8 TeV2015

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: July Issue: 7

    • DOI

      10.1007/jhep07(2015)162

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Performance of the ATLAS muon trigger in pp collisions at sqrt(s)=8 TeV2015

    • Author(s)
      G. Aad et. al., ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      European Physics Journal

      Volume: C75 Issue: 3 Pages: 120-120

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-015-3325-9

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Measurements of Higgs boson production and couplings in the four-lepton channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector2015

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Physics Review D

      Volume: 91 Issue: 1 Pages: 012006-012006

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.012006

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Search for long-lived neutral particles decaying into lepton jets in proton-proton collisions at s√=8 TeV with the ATLAS detector2014

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2014 Issue: 11 Pages: 88-88

    • DOI

      10.1007/jhep11(2014)088

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Search for the Standard Model Higgs boson decay to μ+μ- with the ATLAS detector2014

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 738 Pages: 68-86

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2014.09.008

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Search for WZ resonances in fully leptonic channel using pp collisions at s√=8 TeV with the ATLAS detector2014

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 737 Pages: 223-243

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2014.08.039

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Search for high-mass dilepton resonances in pp collisions at s√=8 TeV with the ATLAS detector2014

    • Author(s)
      ATLAS Collaboration
    • Journal Title

      Physics Review D

      Volume: 90 Issue: 5 Pages: 052005-052005

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.052005

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験Run2におけるτ → 3μ事象の探索に向けた感度の見積もり2017

    • Author(s)
      小林大、久世正弘、石塚正基、清水皓平
    • Organizer
      第72回日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] LHC-ATLAS 実験Run1におけるτ→3μ事象の探索とRun2の展望2016

    • Author(s)
      小林大, 久世正弘, 石塚正基, 清水皓平
    • Organizer
      日本物理学会2016年春季大会
    • Place of Presentation
      日本、宮城県、東北学院大学
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Searches for lepton flavor violation and new physics signatures with the ATLAS detector at the LHC2015

    • Author(s)
      Dai Kobayashi on behalf of ATLAS experiment
    • Organizer
      SUSY2015
    • Place of Presentation
      アメリカ、カリフォルニア、タホー湖
    • Year and Date
      2015-08-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Performance of the ATLAS Muon Trigger in Run I and Upgrades for Run II2015

    • Author(s)
      Dai Kobayashi on behalf of ATLAS experiment
    • Organizer
      CHEP2015
    • Place of Presentation
      日本、沖縄、沖縄科学技術大学院大学
    • Year and Date
      2015-04-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] LHC-ATLAS実験におけるタウ粒子を用いたLFV崩壊探索に対するトリガー効率の測定とRun2に向けたトリガー開発2015

    • Author(s)
      小林 大
    • Organizer
      第70回日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      東京都新宿区戸塚町1丁目104,早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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