| 研究課題/領域番号 |
14J03027
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小林 大 東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | 国際研究者交流・スイス / LHC-ATLAS実験 / タウレプトン / レプトンフレーバーの破れ |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、スイスのジュネーブ郊外で行われているLHC-ATLAS実験で取得される、重心系エネルギー13 TeVの陽子陽子衝突実験のデータを用いて、タウ粒子が3つのミューオンに崩壊する事象を探索することを目的としている。2014年度はLHCのアップグレード期間に充てられているため、 2012年に取得されたデータを使った解析と2015年から始まるRunIIに向けた準備を行った。
2012年には重心系エネルギー8TeVでの陽子陽子衝突実験をおこなっており、積分ルミノシティ20.3fb-1に相当するデータを蓄積した。このデータを用いて、W→τν崩壊由来のタウ粒子に着目して解析を行い、結果をまとめることを目指した。現在までに解析手法はほぼ固まっており、結果について議論しまとめる段階に入ることができているため、2015年度初頭の出版を目指している。また、この解析手法はRunIIでの解析の基礎としての意味もあり、非常に重要である。
一方RunIIに向けた準備として、トリガーについての研究を行った。LHC-ATLAS実験では、背景事象が非常に多いために記録するデータを選別するトリガー方式を採用しているが、2012年度の運転では対象となるτ→3μの信号に対する効率が低く落ち込んでいることがわかった。本解析は希崩壊モードの探索であるため、分岐比の測定を目的とするため、トリガー効率低下による統計量の減少は非常に大きな問題である。そのため、2012年度のデータを用いてその効率低下の原因を明らかにし、専用トリガーの導入によって改善が見込めることを明らかにした。現在この専用トリガーの開発及び実装はほぼ完了し、確認段階に入っているため、RunIIではより効率良く信号を収集でき、精度が改善することが見込まれる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
LHC-ATLAS実験では2014年度はアップグレード期間にあたるため、データを取得していなかった。そのため、行うべきことは2015年5月に開始するRunIIに向けた準備であった。申請書に記述したとおり、準備として行うべきことは解析手法を固めることと、RunIIで用いられるトリガーの開発であった。解析手法は2012年に取得されたデータを用いて方針を固めることができ、事象選別などの条件はRunIIでもほぼ同様に使えるものが定義できた。しかし、結果を出版するには至っておらず、最終的な分岐比または分岐比に対する制限を導出する部分に対しては固定されていない。更に、系統誤差の見積りに関しても議論する余地が残されているため、概ね順調ではあるが完全ではない。また、専用トリガーについては、見込み通り導入により２倍近く効率が改善することがわかり、実装までこぎつけることができた。しかし動作確認作業は完全に終了してはいないため、概ね達成と言えると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
LHCは2015年5月に重心系エネルギー13TeVでの陽子陽子衝突実験を再開する予定である。そのため、まずは運転開始前に本解析用の専用トリガーの性能確認やシミュレーションの準備など、必要な作業の完了を急ぐ。また、本年度の中旬には実データを用いた解析が始められると考えられる。2015年には積分ルミノシティ10fb-1に相当する量のデータを取得する予定となっており、このデータに対して解析を行った結果を学位論文としてまとめる予定である。一方で、この解析の分岐比に対する感度は統計量に大きく依存するため、データを取得し始めてすぐに結果を出すのは難しい。そのため全データを取得するまでは結果を導出することはせず、 解析に用いる様々なツールの性能確認を行う。特に前述した専用トリガーの性能を確認するとともに、安定して運用されるようトリガーエキスパートとして運営にも貢献する。他にも、3つのミューオンを用いて不変質量を再構成する際の精度や、それぞれのミューオンに対する再構成効率など、解析精度に関わる様々な要素に対する測定、及びシミュレーションとの比較を行うことは、解析をスムーズに行うために大変重要である。並行して2012年のデータを用いた解析も行い、重心系エネルギー8TeVでの運転における結果を2015年中に発表する予定である。この2012年データの解析は既に収束に向かっており、解析手法を確定させ、信号を確認する段階に入っている。しかしこの解析では信号を確認した後、分岐比の確定もしくは分岐比に対する上限の設定を行う必要がある。このためには事象選別やトリガーによる選別効率を詳細に測定し、その系統誤差とともに考慮する必要がある。この測定も概ね終了しているが、最終結果を迅速に導出できるように尽力する。
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