HERAによる新粒子の探索

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05044044
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山田 作衛 東京大学, 原子核研究所・高エネルギー物理研究部, 教授 (70011658)
• 研究分担者: SCIULLI Fran コロンビア大学, 教授 ; WOLF Gunter DESY, 主任研究員 ; CASHIMORE Ro オックスフォード大学, 教授 ; 椎野 二男 東京大学, 原子核研究所・高エネルギー物理研究部:, 助手 (20092231) ; 久世 正弘 東京大学, 原子核研究所・高エネルギー物理研究部, 助手 (00225153) ; 徳宿 克夫 東京大学, 原子核研究所・高エネルギー物理研究部, 助手 (80207547) ; 石井 孝信 東京大学, 原子核研究所・高エネルギー物理研究部, 助手 (90134650) ; 鶴貝 達政 明治学院大, 一般教育部, 専任講師 (50267366) ; 浜津 良輔 東京都立大学, 理学部, 助教授 (20087092) ; 広瀬 立成 東京都立大学, 理学部, 教授 (70087162) ; 奥野 英城 東京大学, 原子核研究所・高エネルギー物理研究部, 助教授 (10013400)
• キーワード: HERA / ZEUS / 深非弾性散乱 / レプトクォーク / 励起電子 / 励起ニュートリノ / 励起クォーク

研究概要

・ZEUS測定器、トリガー系の準備の後、5月から11月までのHERAの運転期間に総ルミノシティー約3インバースピコバーンのデータを取得した。データの一部は電子・陽子衝突により、大半は陽電子・陽子衝突によって得られた。
・このデータを用いて深非弾性散乱の解析をし、標準模型との比較検討を行ったところ、中性流反応と荷電流反応それぞれについて、予測と一致した。両者は4元連動量移行の2乗(Q^2)が10^4GeV^2を超える領域では同じ程度となり、W/Z中間子の質量効果が観測された。また、電子と陽電子双方のデータを用いて荷電流弱反応の解析することによって、Q^2の大きな領域でuクォークとdクォークの分布の違いを分離できた。
・併せて新粒子の探索を行い、レプトクォークと励起フェルミオンに関して昨年よりも探索領域を広げた。その結果、レプトクォークについては280GeVまでの範囲に兆候のないことが確かめられた。また、励起フェルミオンについては、励起電子、励起ニュートリノ、励起クォークについて、系統的な探索を行って、290GeVまでの領域で、生成断面積と結合定数の上限を求めた。
・終状態に大きな横向き運動量を持つミューオンを探し、レプトン数を破るような現象の有無を探索した。これに関連して、W/Z中間子が発生する現象を探索するため、それらがレプトン崩壊する場合とクォーク対に崩壊する場合について解析手法を開発した。
・平成7年度のデータ取得は、新年度早々開始の予定であり、ルミノシティーがさらに増強されると予想される。それに備えて、測定器トリガー等の整備をした。

研究成果

• [文献書誌] ZEUS Collaboration M.Derrick et al.: "Observation of direct precesses in photoproduction at HERA" Physics Letters B. 322. 287-300 (1994)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration M.Derrick et al.: "Observation of jet production in deep inelastic scattering with a large rapidity" Physics Letters B. 332. 228-243 (1994)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration M.Derrick et al.: "Measurement of total and partial photon proton cross sections at 180 GeV center of mass energy" Zeitschrift fur Physic C. 63. 391-408 (1994)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration M.Derrick et al.: "Measurement of the Proton Structure Function F2 from 1993 HERA Data" to be published in Z.Phys.DESY 94-143.
• [文献書誌] ZEUS Collaboration M.Derrick et al.: "Extraction of the gluon Density of the Proton at small x" to be published in Phys.Lett.DESY 94-192.
• [文献書誌] ZEUS Collaboration M.Derrick et al.: "Observation of hard scattering in photoproduction events with a large rapidity gap at HERA" to be published in Phys.Lett.DESY 94-210.