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2020 年度 実績報告書

LHCでの未知重粒子探索

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 16H06494
研究機関東京大学

研究代表者

石野 雅也  東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (30334238)

研究分担者 廣瀬 穣  大阪大学, 理学研究科, 助教 (30816880)
寄田 浩平  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60530590)
隅田 土詞  京都大学, 理学研究科, 助教 (80624543)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード未知重粒子探索 / 暗黒物質 / 重力子 / 大半径ジェット / 飛跡トリガー
研究実績の概要

「新重粒子探索」と「高速飛跡トラックトリガーの運転」の2本柱で研究を進め、以下の成果を得た。

素粒子の標準模型の枠組みには暗黒物質や重力が存在しておらず、その不完全性を補完して、より高いエネルギースケールの世界を正しく反映するモデルが多く提唱されている。それらのモデルは未知の重粒子が、LHC加速器によって生成されることを示唆するため、その探索はこれらの幅広いモデルを広く厳密に検証することになる。LHC第2期運転の全データを使うことにより、その未知重粒子が2つのWボソンに崩壊し、電子・ミューオン・2つのニュートリノに崩壊する過程を使った検証を行った。過去の全データを使うことにより、崩壊確率が小さい電子・ミューオンへの崩壊過程を利用可能となり、過去に行ってきた解析に比べて背景事象の寄与を強く制限することで、新粒子の感度を大きく向上させたのが今回得られた成果の特徴である。データ解析の結果、新粒子を発見できず、5つの理論モデル(NWA, GM, RS, HVT, KK)各々が予言する事象、それぞれについて、未知重粒子の質量に対して、300GeVから4TeVの制限をかける結果を得た。

高速飛跡トラックトリガーについては、これまでに開発してきた飛跡検出、フィッティングアルゴリズムを搭載したトリガー回路を実際の実験環境にインストールして、その検出効率、位置精度、運動量測定精度の評価を行った。実験初期は、飛跡検出器の設置位置を正しく把握できていなかったことが原因で、飛跡再構成性能が予定よりも劣った状態にあったが、実験データを使ってのキャリブレーションを繰り返し行うことによって、効率・運動量再構成精度ともに目的の性能に到達した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] CERN/ジュネーヴ大学(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      CERN/ジュネーヴ大学
  • [国際共同研究] シカゴ大学/スタンフォード大学/ハーバード(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      シカゴ大学/スタンフォード大学/ハーバード
    • 他の機関数
      5
  • [国際共同研究] ピサ大学/ローマ大学/ナポリ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ピサ大学/ローマ大学/ナポリ大学
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] ワイツマン研究所/テルアビブ大学(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      ワイツマン研究所/テルアビブ大学
  • [雑誌論文] Search for Higgs bosons decaying into new spin-0 or spin-1 particles in four-lepton final states with the ATLAS detector with 139 fb?1 of pp collision data at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV2022

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, K. Yorita, T. Sumida, M. Hirose, etl al., The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2022 ページ: 1-62

    • DOI

      10.1007/JHEP03(2022)041

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for single production of a vectorlike T quark decaying into a Higgs boson and top quark with fully hadronic final states using the ATLAS detector2022

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, K. Yorita, T. Sumida, M. Hirose, etl al., The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 ページ: 1-34

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.105.092012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for new non-resonant phenomena in high-mass dilepton final states with the ATLAS detector2021

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, K. Yorita, T. Sumida, M. Hirose, etl al., The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 ページ: 1-40

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2021)142

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for pair production of scalar leptoquarks decaying into first- or second-generation leptons and top quarks in proton-proton collisions at sqrt{s} = 13 TeV with the ATLAS detector2021

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, K. Yorita, T. Sumida, M. Hirose, etl al., The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 81 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-021-09009-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for dark matter produced in association with a single top quark in sqrt{s}=13 TeV pp collisions with the ATLAS detector2021

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, K. Yorita, T. Sumida, M. Hirose, etl al., The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 81 ページ: 1-37

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-021-09566-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for pair production of third-generation scalar leptoquarks decaying into a top quark and a tau-lepton in pp collisions at sqrt(s) = 13 TeV with the ATLAS detector2021

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, K. Yorita, T. Sumida, M. Hirose, etl al., The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 ページ: 1-61

    • DOI

      10.1007/JHEP06(2021)179

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for new phenomena in pp collisions in final states with tau leptons, b-jets, and missing transverse momentum with the ATLAS detector2021

    • 著者名/発表者名
      M. Ishino, K. Yorita, T. Sumida, M. Hirose, etl al., The ATLAS Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 104 ページ: 1-35

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.104.112005

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Poster: "Model-independent mass reconstruction using ML in multijet events in LHC-ATLAS2023

    • 著者名/発表者名
      佐野高嶺
    • 学会等名
      Machine Learning Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験TGC前段回路の量産後試験に向けたSoCデバイスを活用したコンパクトなDAQシステムの実装2023

    • 著者名/発表者名
      成川佳史
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] 高輝度 LHC-ATLAS 実験の初段ミューオントリガー後段回路に搭載するロジックの開発と統合2023

    • 著者名/発表者名
      河本地弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] 高輝度 LHC-ATLAS 実験に向けた TGC エレクトロニクスにおける、クロック分配機構及び、位相合わせの手法と検証2023

    • 著者名/発表者名
      長坂錬
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] Complete design of maximally-automated self-driven control mechanism for a large scale electronics system and its implementation to the ATLAS Phase-II TGC system2022

    • 著者名/発表者名
      青木匠
    • 学会等名
      TWEPP 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたTGC検出器エレクトロニクスの自律型制御機構の開発2022

    • 著者名/発表者名
      青木 匠
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けた初段ミューオントリガーにおける読み出し回路の開発と性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      三島 章煕
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] MPSoCデバイスを用いた高輝度LHC-ATLAS実験トリガーエレクトロニクス制御の高度化2022

    • 著者名/発表者名
      岡崎 健人
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験における2本の飛跡で再構成されたタウ粒子の解析への応用2022

    • 著者名/発表者名
      山際 美由希
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けた初段ミューオントリガーにおける後段回路の統合と動作試験2022

    • 著者名/発表者名
      三島 章煕
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験における初段ミューオントリガーアルゴリズムの開発と実装2022

    • 著者名/発表者名
      河本 地弘
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [学会発表] Search for charginos and neutralinos in final states with two boosted hadronically decaying bosons and missing transverse momentum with the ATLAS experiment2021

    • 著者名/発表者名
      岡崎佑太
    • 学会等名
      SUSY 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Upgrade of the ATLAS Level-0 Endcap Muon Trigger for HL-LHC2021

    • 著者名/発表者名
      小林蓮
    • 学会等名
      TIPP 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Upgrade of the ATLAS Level-1 Endcap Muon Trigger System for LHC Run-32021

    • 著者名/発表者名
      辻川吉明
    • 学会等名
      TIPP 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験のTGC検出器フロントエンドシステムにおけるクロック信号位相制御方法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      青木匠
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験のTGC検出器フロントエンドエレクトロニクス制御回路試作機の動作試験と量産機の製作準備2021

    • 著者名/発表者名
      田中 碧人
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] 高輝度 LHC-ATLAS 実験に向けたエンドキャップ部初段ミューオントリガーアルゴリズムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      小林 蓮
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [学会発表] 高輝度LHC-ATLAS実験に向けたTGC検出器エレクトロニクスの統合試験2021

    • 著者名/発表者名
      青木 匠
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験における第3世代粒子に崩壊するレプトクォークの探索2020

    • 著者名/発表者名
      下釜佳大
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [学会発表] 高輝度 LHC-ATLAS 実験に向けた TGC 検出器フロントエンドにおけるエレクトロニクスシステム制御回路の開発及び機能試験2020

    • 著者名/発表者名
      田中碧人
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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