| 研究領域 | ヒッグス粒子発見後の素粒子物理学の新展開～LHCによる真空と時空構造の解明～ |
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| 研究課題/領域番号 |
16H06493
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
戸本 誠 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80432235)
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| 研究分担者 |
山崎 祐司 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00311126)
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| 研究期間 (年度) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| キーワード | 素粒子実験 / トップクォーク / LHC-ATLAS実験 |
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| 研究実績の概要 |
2012年に収集した重心系エネルギー8TeV、2015年に新しく収集した重心系エネルギー13TeVの陽子陽子衝突データを用いて、トップクォークに関する以下の研究を推進した。
(1) トップクォークの放出方向、運動量、トップクォーク対の不変質量や運動量などの関数でトップクォーク対生成微分断面積を測定し、摂動論的QCDが良い有効理論であることを示した。トップクォークのハドロン崩壊終状態、トップクォーク測定のバックグランドの理解に関連の深い、多重散乱モデル、ハドロン終状態の形状の測定を進めた。
(2) トップクォーク対とゲージボゾンが随伴生成するttW, ttZ過程の生成断面積を測定するなど、B01班が主に進めるトップクォークの湯川結合測定に不可欠なttH過程の観測の準備を行なった。
(3) ttW過程を測定し、トップクォークと反トップクォークの放出方向の非対称度の新しい測定手法を考案する第一歩とした。
(4) トップクォークをプローブとして余剰次元粒子や超対称性粒子の探索をA01班と連携して行った。現エネルギー、統計量では信号の兆候を得ることはできなかったが、理論モデルに実験的な制限をつけることができた。例えば、トップクォークとニュートラリーノに崩壊する超対称性トップクォークを探索し、ニュートラリーノの質量がない場合における質量750GeV以下の超対称性トップクォークの存在を棄却した。
「統合型μ粒子トリガー」の開発に関しては、TGC飛跡トリガーやMDT飛跡トリガーの前段回路を開発し、それらを用いたビームテストをCERNにて実施した。その結果、高輝度LHC実験の仕様条件を満たすことが立証でき、開発した回路を基に技術仕様設計書を作成することが決まった。また、これらの前段回路の信号をインプットとして、興味ある物理過程の崩壊による高運動量μ粒子の存在を判別するトリガー論理回路を考案した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画調書に記述した（1）テラスケール領域におけるQCDの性質の理解、（2）トップクォークの湯川結合による「真空」の解明、（3）新物理の間接的探索、（4）新物理の直接的探索と「時空」の解明、の全てに対して、研究実績の概要で記述した（1）から（4）の研究成果があり、その成果を学術論文や会議などで発表した。
さらに、「統合型μ粒子トリガー」の開発において、様々な種類のμ粒子トリガー前段回路の開発を行い、ビームテストによる動作検証によって、それらのエレクトロニクスは次世代エネルギーフロンティア実験における仕様を満たすものであることを立証した。 LHC-ATLAS実験グループの中で、全トリガー回路の最終仕様の決定について、研究対象の物理事象をより効率的に集約する新しい仕様設計値の導入が検討されたため、これに伴うμ粒子トリガー後段回路の設計の再検討を行った。
以上の理由により、平成28年度の研究として概ね順調に進んでいると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
トップクォークの研究に関しては、平成29年度に収集するデータも含めたデータ解析を行う。具体的には、(1) 引き続きトップクォーク対事象の断面積の精密測定、(2) 感度高いttHの測定、(3) トップクォークの稀崩壊による新物理間接測定、(4) トップクォクをプローブとした新物理直接測定を推進する。
「統合型μ粒子トリガー」の開発に関しては、平成28年度に実施したビームテストの成果を受け、TGC飛跡トリガー、MDT飛跡トリガーのトリガー回路の基本的な設計仕様を確定させて、技術仕様設計書としてまとめる。
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