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2016 年度 実績報告書

トップクォークで探る真空と時空

計画研究

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~
研究課題/領域番号 16H06493
研究機関名古屋大学

研究代表者

戸本 誠  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80432235)

研究分担者 山崎 祐司  神戸大学, 理学研究科, 教授 (00311126)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード素粒子実験 / トップクォーク / LHC-ATLAS実験
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。

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。

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。

  • 研究成果

    (47件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 12件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 12件、 招待講演 14件)

  • [国際共同研究] CERN(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      CERN
  • [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク研究所
  • [国際共同研究] ローマ大学/ボローニャ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ローマ大学/ボローニャ大学
  • [国際共同研究] ミシガン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ミシガン大学
  • [国際共同研究] ロンドン大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ロンドン大学
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      7
  • [雑誌論文] Measurement of the ttZ and ttW production cross sections in multilepton final states using 3.2 /fb of pp collisinos at sqrt(s) = 13 TeV with the ATLAS detector2017

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      The European Physics Journal C

      巻: 77 ページ: 40

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-016-4574-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of charge and CP asymmetries in b-hadron decays using top-quark events collected by the ATLAS detector in pp collisions at sqrt(s) = 8 TeV2017

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2017 ページ: 71

    • DOI

      10.1007/JHEP02(2017)071

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of top-qaruk pair to Z-boson cross-section ratios in sqrt(s) = 13, 8, 7 TeV with the ATLAS detector2017

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2017 ページ: 117

    • DOI

      10.1007/JHEP02(2017)117

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurements of the charge asymmetry in top-quark pair production in the dilepton final state at sqrt(s)=8 TeV with the ATLAS detector2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 94 ページ: 032006

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.94.032006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the top quark mass in the ttbar → dilepton channel from sqrt(s) = 8 TeV ATLAS data2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Phyiscs Letter B

      巻: 761 ページ: 350~371

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2016.08.042

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the ttbar production cross-section using eμ events with b-tagged jets in pp collisions at sqrt(s) = 13 TeV with the ATLAS detector2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Phyiscs Letter B

      巻: 761 ページ: 136~157

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2016.08.019

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of top quark pair differential cross sections in the dilepton channel in pp collisions at sqrt(s) = 7 and 8 TeV with ATLAS2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 94 ページ: 092003

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.94.092003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a sub-nanosecond time-to-digital converter based on a field-programmable gate array2016

    • 著者名/発表者名
      Sano Y.、Tomoto M.、Horii Y.、Sasaki O.、Uchida T.、Ikeno M.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 11 ページ: C03053~C03053

    • DOI

      10.1088/1748-0221/11/03/C03053

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of jet activity in top quark events using the eμ final state with two b-tagged jets in pp collisions at s = 8 $$ \sqrt{s}=8 $$ TeV with the ATLAS detector2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2016 ページ: 74

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2016)074

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the centrality dependence of the charged-particle pseudorapidity distribution in proton-lead collisions at sqrt(sNN) = 5.02 TeV with the ATLAS detector2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 76 ページ: 199

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-016-4002-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Study of hard double-parton scattering in four-jet events in pp collisions at sqrt(s)=7 TeV with the ATLAS experiment2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2016 ページ: 110

    • DOI

      10.1007/JHEP11(2016)110

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of event-shape observables in Z→l+l- events in pp collisions at sqrt(s)= 7 TeV with the ATLAS detector at the LHC2016

    • 著者名/発表者名
      1.M. Aaboud, M. Tomoto, Y. Horii, J. Maeda, O. Sasaki, S. Shimizu, Y. Yamazaki et. al. [ATLAS Collaboration]
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 76 ページ: 375

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-016-4176-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Review on the LHC Run2 results2017

    • 著者名/発表者名
      中浜優
    • 学会等名
      The 3rd KMI International Symposium on "Quest for the Origin of Particles and the Universe" (KMI2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Muon Trigger development toward High luminosity LHC2017

    • 著者名/発表者名
      戸本誠
    • 学会等名
      The 3rd KMI International Symposium on "Quest for the Origin of Particles and the Universe" (KMI2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Vacuum and spacetime with top physics2017

    • 著者名/発表者名
      戸本誠
    • 学会等名
      Physics in LHC and the Early Universe
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験Run2における0レプトン終状態を用いたグルイーノの探索 (2)2017

    • 著者名/発表者名
      佐野裕太
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験Run2における1つの低運動量レプトンと複数ジェットを持つ終状態を用いたスカラートップクォーク対生成の探索2017

    • 著者名/発表者名
      小野木宏太
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたTGC検出器によるミューオントラックトリガー手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      川口智美
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験のエンドキャップミューオントリガーのための高速データ転送回路の動作検証2017

    • 著者名/発表者名
      宿谷琴子
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
  • [学会発表] ATLAS実験13TeV運転の纏めとヒッグスなどの測定結果2017

    • 著者名/発表者名
      川出健太郎
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] ATLASミューオントリガー用のネットワークを用いたデータ収集システムのためのソフトウェア開発2017

    • 著者名/発表者名
      竹田康亮
    • 学会等名
      第23回東京大学素粒子センターシンポジウム
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験Run3のためのレベル1ミューオントリガーにおけるDAQソフトウェアの開発2017

    • 著者名/発表者名
      谷岡凌
    • 学会等名
      第23回東京大学素粒子センターシンポジウム
  • [学会発表] ATLAS実験のミューオン検出器でのフェイクヒットの研究2017

    • 著者名/発表者名
      若宮光太郎
    • 学会等名
      第23回東京大学素粒子センターシンポジウム
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験sqrt(s)=13TeVにおけるハドロン崩壊を用いたトップクォーク対生成微分断面積の測定2017

    • 著者名/発表者名
      陳叶
    • 学会等名
      日本物理学会2017年春季大会
  • [学会発表] LHC-ATLASミューオントリガーにおけるプロセス間通信を用いたデータ収集システムのためのソフトウェア開発2017

    • 著者名/発表者名
      竹田康亮
    • 学会等名
      日本物理学会2017年春季大会
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験におけるミューオン検出器でのフェイクヒットの成因研究2017

    • 著者名/発表者名
      若宮光太郎
    • 学会等名
      日本物理学会2017年春季大会
  • [学会発表] ATLAS/CMS Upgrades2016

    • 著者名/発表者名
      堀井泰之
    • 学会等名
      Heavy Quarks and Leptons 2016
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Review of Top Quark Production at LHC and Tevatron2016

    • 著者名/発表者名
      川出健太郎
    • 学会等名
      Heavy Quarks and Leptons 2016
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ATLAS Muon Trigger and Readout Considerations2016

    • 著者名/発表者名
      堀井泰之
    • 学会等名
      ECFA High Luminosity LHC Experiments Workshop 2016
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Test of QCD at Colliders2016

    • 著者名/発表者名
      清水志真
    • 学会等名
      Blois 2016 for Particle Physics and Cosmology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Activities of Kobe University Particle Physics Group, ATLAS2016

    • 著者名/発表者名
      藏重久弥
    • 学会等名
      Kick Off Symposium for Honolulu Office of Kobe University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Selected results related to forward physics from the ATLAS experiment2016

    • 著者名/発表者名
      山﨑祐司
    • 学会等名
      France-Japan SAKURA Workshop on small-x physics at the LHC
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exotic physics searches in the ATLAS experiment2016

    • 著者名/発表者名
      前田順平
    • 学会等名
      The 7th Kobe University Brussels European Centre Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LHC-ATLAS2016

    • 著者名/発表者名
      山﨑祐司
    • 学会等名
      Flavor Physics Workshop 2016
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent measurements of top-quark pair differential cross-sections at sqrt(s) = 7, 8, and 13,TeV with the LHC-ATLAS experiment2016

    • 著者名/発表者名
      川出健太郎
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on “Quest for the Origin of Particles and the Universe” (KMI2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験Run-2における1レプトンと複数ジェットを持つ終状態を用いたスカラートップクォーク対生成の探索2016

    • 著者名/発表者名
      小野木宏太
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] 高エネルギー素粒子実験におけるフラッシュベースIGLOO2FPGAの利用に向けた放射線耐性試験2016

    • 著者名/発表者名
      佐野祐太
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたMDT検出器のフロントエンド回路開発2016

    • 著者名/発表者名
      水越健太
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたエンドキャップミューオントリガーのための高速データ転送回路の開発2016

    • 著者名/発表者名
      宿谷琴子
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] Application of flash-based field-programmable gate arrays in high energy experiments2016

    • 著者名/発表者名
      佐野祐太
    • 学会等名
      Topical Workshop on Electronics for Particle Physics (TWEPP2016)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 宇宙線を用いたMicroMEGASの位置分解能の抵抗膜構造による依存性の測定2016

    • 著者名/発表者名
      斉藤大起
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-22  

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