電子・陽子衝突による新粒子の探索と陽子構造の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11206201
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 徳宿 克夫 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (80207547)
• 研究分担者: 山崎 祐司 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (00311126) ; 久世 正弘 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (00225153) ; 山田 作衛 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 所長 (70011658) ; 鶴貝 達政 明治学院大学, 法学部, 助教授 (50267366) ; 椎野 二男 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (20092231)
• キーワード: 電子・陽子の衝突 / HERA / ZEUS / 陽子の構造 / クォーク・グルーオン分布 / 強い相互作用の結合定数 / 励起フェルミオン / レプトン・フレーバーの流れ

研究概要

ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設した電子・陽子衝突型加速器HERAを用いて、電子陽子間の相互作用を精密に測定し、新粒子の探索と陽子構造を測定するのがこの研究の目的である。測定に用いるZEUS実験装置は、我々を含む14カ国の国際共同により建設し改良を進めている。
HERA加速器の改造が完了しデータの収集を始めたが、放射光の多重反射に起因するバックグランドが高く、低いビーム電流での実験を余儀なくされ、今年度は予定していた1%未満のデータしか収集できなかった。しかしこのデータにより、我々が新設した飛跡検出器の性能検査や、トリガーシステムの初期テストを完了できた。バックグランドの原因究明を最優先で進め、トリガーを中心に多くの実験を行った。衝突点付近の改造で大きく改善することがわかり、現在作業を進めている。平成15年夏には予定通りの偏極高輝度実験を開始できる見通しがついた。
平成12年までに収集したデータの解析は順調に進み、高い運動量移行(Q^2>200GeV^2)での(陽)電子・陽子衝突反応での中性流及び荷電流反応の反応断面積の測定から、陽子内部のクォーク・グルーオンの分布と、強い相互作用の結合定数(α_s)をよい精度で求めることができた。またジェットの生成断面積や、ジェットの内部構造からもα_sを測定し、互いによい精度で一致し、普遍性を示した。
励起フェルミオンの探索や、電子がミューオンに変わるレプトン・フレーバー破れの現象の探索等を進めた。標準模型とよく一致し、それぞれの結合定数の上限値を与えることができた。回折反応の包括断面積、ベクター中間子の生成断面積の測定を進めた。ジェット生成断面積の測定に着手し、量子色力学のモデルとの比較を進めている。
データの保管と解析のために、計算機設備を更新した。リナックスサーバー12台からなるシステムを高エネルギー加速器研究機構内に設置した。

研究成果

• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Dijet production in neutral current deep inelastic scattering at HERA"The European Physical Journal. C23. 13-27 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Searches for excited fermions in ep collisions at HERA"Physics Letters. B549. 32-47 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Measurement of the photon-proton total cross section at a center-of-mass energy of 209 GeV at HERA"Nuclear Physics. B627. 3-28 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "High-mass dijet cross sections in photoproduction at HERA"Physics Letter. B531. 9-27 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Dijet photoproduction at HERA and the structure of the photon"The European Physical Journal. C23. 615-631 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Search for lepton-flavor violation in e^+p collisions at HERA"Physical Review. D65. 092004 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Exclusive photoproduction of J/Psi mesons at HERA"The European Physical Journal. C25. 345-360 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Measurement of the Q^2 and energy dependence of diffractive interactions at HERA"The European Physical Journal. C25. 169-187 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Leading Neutron production in e^+p collisions at HERA"Nuclear Physics. B637. 3-56 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Measurement of high-Q^2 charged current cross sections in ep deen inelastic scattering at HERA"Physics Letters. B539. 197-217 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Measurement of diffractive production of D^<*±>(2010) mesons in deep inelastic scattering at HERA"Physics Letters. B545. 244-260 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "A ZEUS next-to-leading-order QCD analysis of data on deep inelastic scattering"Physical Review. D67. 012007 (2003)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Inclusive jet cross sections in the Breit frame in neutral current deep inelastic scattering at HERA and determination of α_s"Physics Letters. B547. 164-180 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Measurements of inelastic J/psi and J/psi' photoproduction at HERA"The European Physical Journal. C27. 173-188 (2002)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Study of the azimuthal asymmetry of jets in neutral current deep inelastic scattering at HERA"Physics Letters. B551. 226-240 (2003)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Observation of the strange sea in the proton via inclusive φ-meson production in neutral current deep inelastic scattering at HERA"Physics Letters. B553. 141-158 (2003)
• [文献書誌] ZEUS Collaboration, S. Chekanov et al.: "Measurement of subjet multiplicities in neutral current deep inelastic scattering at HERA and determination of αs"Physics Letters. B558. 41-58 (2003)