電子陽電子衝突装置LEPでのOPAL検出器による新粒子探索と素粒子相互作用の研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01044047
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 蓑輪 眞 東京大学, 理学部, 助教授 (90126178)
• 研究分担者: MICHELINI Al 欧州原子核機講, 主任研究員 ; 塚本 俊夫 東京大学, 理学部, 助手 (40217287) ; 森 俊則 東京大学, 理学部, 助手 (90220011) ; 真下 哲郎 東京大学, 理学部, 助手 (60181640) ; 竹下 徹 信州大学, 教養部, 助教授 (70154995) ; 川本 辰男 東京大学, 理学部, 助手 (80153021) ; 駒宮 幸男 東京大学, 理学部, 助教授 (80126060) ; 小林 富雄 東京大学, 理学部, 助教授 (50126059) ; 武田 廣 神戸大学, 理学部, 教授 (30126114) ; 折戸 周治 東京大学, 理学部, 教授 (10092173)
• キーワード: 欧州原子核研究機構 / 大型電子・陽電子衝突装置LEP / Z^0粒子 / 電弱標準理論 / トップ・クオ-ク / ヒッグス粒子 / 量子色力学 / 大統一理論

研究概要

欧州原子核研究機構(CERN)の大型電子・陽電子衝突装置LEPは,平成3年4月から第3回目の本格的物理実験のための運転を行い、これを同年11月に終了した。東京大学理学部の参加するOPAL実験グル-プは、この間順調にデ-タ収集を行い、約40万例のZ粒子の崩壊事象を記録し、通算の事象数はこれまでの約3倍となった.このデ-タを大型計算機で精力的に解析したことにより、前年度までの成果が一層精度の良いものになったのみならず、多くの新しい成果が得られた。主な成果を以下にあげる。
1.Z粒子の諸性質(質量、全崩壊幅、レプトンおよびクォ-クへの部分崩壊幅など)を1層精密に測定した。
2.3番目のレプトンであるタウ粒子の諸性質(寿命、崩壊分岐比、偏極度など)を精度良く測定した。
3.5番目のクォ-クであるボトム・クォ-クの諸性質(Z粒子の部分崩壊幅、前後非対称性、中性ボトム中間子の振動など)を精度良く測定した。
4.以上の結果を用いて、電弱標準理論の精密検証を行った。また、トップ・クォ-ク質量の推定精度も向上した。
5.量子色力学の様々な検証を行った。グルオン・ジェットとクォ-ク・ジェットに違いがあることや、グルオンがスピン1の粒子であることを確かめた。また、強い相互作用の結合定数の測定精度も上がった。
6.ヒッグス粒子の質量は51GeV以上であることがわかった。
7.電弱相互作用および強い相互作用の結合定数の測定結果から、大統一理論のモデルの検証を行った。その結果、最も単純なSU(5)モデルは正しくないこと、そして超対称性理論のもとでのSU(5)モデルが有力であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] OPAL Collaboration,M.Z.Akrawy et al.,: "Search for the Minimal Standard Model Higgs Boson in e^+e^- Collision at LEP," Phys.Lett.B253. 511-523 (1991)
• [文献書誌] OPAL Collaboration,M.Z.Akrawy et al.,: "A Direct Measurement of the Z^0 Invisible Width by Single Photon Counting," A.Phys.C50. 373-384 (1991)
• [文献書誌] OPAL Collaboration,M.Z.Akrawy et al.,: "A Study of Heavy Flavour Production using Muons in Hadronic Z^0 Decays," Phys.Lett.B263. 311-324 (1991)
• [文献書誌] OPAL Collaboration,G.Alexander et.al.: "Measurement of the Z^0 Line Shape Parameters and the Electroweak Couplings of Charged Leptons," Z.Phys.C52. 175-207 (1991)
• [文献書誌] OPAL Collaboration,G.Alexander et al.,: "Measurement of Branching Ratios and γ Polarization from γ → eνν,γ → μνν^^ー,and γ →π(K)ν Decays at LEP," Phys.Lett.B266. 201-217 (1991)
• [文献書誌] OPAL COllaboration,P.D.Acton et al.,: "Measurement of the tau lepton life time," Phys.Lett.B273. 355-366 (1991)