電子陽電子衝突装置LEPでのOPAL測定器による素粒子の研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04044040
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小林 富雄 東京大学, 理学部, 教授 (50126059)
• 研究分担者: 佐々木 真人 東京大学, 理学部, 助手 (40242094) ; 森井 政宏 東京大学, 理学部, 助手 (50242095) ; 塚本 俊夫 東京大学, 理学部, 助手 (40217287) ; ALDO Micheli 欧州原子核研究機構素粒子実験部門, 主任研究員 ; 森 俊則 東京大学, 理学部, 助手 (90220011) ; 川越 清以 東京大学, 理学部, 助手 (40183785) ; 真下 哲郎 東京大学, 理学部, 助手 (60181640) ; 川本 辰男 東京大学, 理学部, 助手 (80153021) ; 竹下 徹 信州大学, 教養部, 助教授 (70154995) ; 駒宮 幸男 東京大学, 理学部, 助教授 (80126060) ; 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ﾟ粒子 / 標準理論 / 相互作用 / トップ・クォーク / ヒッグス粒子 / 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4年4月から第4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実験グループはこの間順調にデータ収集を行い、平成4年度だけで約80万例、平成元年から通算すれば約130万例ものZ粒子崩壊事象を記録するに至った。単にデータ量が増えて統計的な価値が上がっただけでなく、各測定器の性能が向上、あるいは理解が深まり、質的にも優れたデータが得られている。なお、東京大学理学部の作製した電磁シャワーカロリメータは、89年の実験開始以来、未だカウンター一本も欠けることなく作動しており、多くの物理解析に貢献している。今年度の主な物理成果を挙げる。
1)ビームエネルギーの不定性を20MeVから6MeVまで下げることに成功し、Z粒子の質量をいまだかってない精度で決定した。Z粒子の諸性質の測定により、電弱標準理論の精密検証を行った。その結果を総合することで、トップクォークの質量が150GeV前後であることが、確かになった。また、電弱相互作用と強い相互作用の結合定数の測定値から、大統一理論の検証を行った。
2)タウ粒子の崩壊分岐比、寿命の精密測定により、これまで未解決であったタウ粒子にまつわる2つの問題を解決しつつある。
3)ボトムクォークの諸性質を様々な方法で精度良く測定した。
4)ヒッグス粒子の質量は60GeV以上であることがわかった。
一方、L3グループはレプトン対十2光子現象で2光子の不変質量を組むと60GeVに4現象が異常に集中したという論文を出した。OPALグループは、それらがある仮想新粒子から来るものとして、全ての崩壊モードについて探したが、結果は否定的であった。

研究成果

• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.D.Acton et al.: "A Study of Charged Particle Multiplicities in Hadronic Decays of the Z^0," Z.Phys.C53. 539 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.D.Acton et al.: "Properties of Multihadronic Events with a Final State Photon at √<s>=M_x" Z.Phys.C54. 193-209 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration, P.D.Acton et al.: "Measurement of the Average B Hadron Lifetime in Z^0 Decays" Phys.Lett.B274. 513 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration, P.D.Acton et al.: "Measurement of B^0-B^0 Mixing in Hadronic Z^0 Decays" Phys.Lett.B276. 379-392 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration, P.D.Acton et al.: "An Improved Measurement of α_s(M_z)Using Energy Correlations with the OPAL Detector at LEP" Phys.Lett.B276. 547-564 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration, P.D.Acton et al.: "Search for Free Gluons in Hadronic Z^0 Decays" Phys.Lett.B278. 485-494 (1992)
• [文献書誌] J.Allison et al.: "The Detector Simulation Program for the OPAL Experiment at LEP" Nucl. Inst. Meth.A320. 183-200 (1992)
• [文献書誌] The LEP Collaborations: ALEPH,DELPHI,L3 and OPAL: "Electroweak Parameters of the Z^0 Resonamce and the Standard Model" Phys.Lett.B276. 247-253 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "Test of CP-invariance in e^+e^- → Z^0 → γ^+γ^- and a limit on the weak dipole moment of the γ lepton" Phys.Lett.B281. 405-415 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "A Global Determination of α_s(M_Z)at LEP" Z.Phys.C55. 1-24 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "Evidence for b-flavoured Baryon Production in Z^0 Decays at LEP" Phys.Lett.B281. 394-404 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "A Measurement of Electron Production in Hadronic Z^0 Decays and a Determination of Γ(Z^0 → bb)" Z.Phys.C55. 191-207 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "A Test of Higher Order Electroweak Theory in Z^0 Decays to Two Leptons with an Associated Pair of Charged Particles" Phys.Lett.B287. 389-400 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "A Study of Two-particle Momentum Correlations in Hadronic Z^0 Decays" Phys.Lett.B287. 401-412 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "Measurement of the tau Topological Branching Ratios at LEP" Phys.Lett.B288. 373-385 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "A Measurement of Strange Baryon Production in Hadronic Z^0 Decays" Phys.Lett.B291. 503-518 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "A Measurement of the Forward-Backward Charge Asymmetry in Hadronic Decays of ht Z^0" Phys.Lett.B294. 436-450 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acton et al.: "A Search for Doubly-charged Higgs Production in Z^0 Decays" Phys.Lett.B295. 347-356 (1992)
• [文献書誌] The OPAL Collaboration,P.Acron et al.: "Evidence for the Existence of the Strange b-flavour Meson B^0_s in Z^0 Decays" Phys.Lett.B295. 357-370 (1992)