| 研究課題/領域番号 |
15J04660
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
本多 俊介 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| キーワード | ATLAS / LHC / ヒッグス / トップクォーク / ttH / 信号領域 / 発見感度 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，欧州原子核研究機構(CERN)の陽子衝突型加速器LHCのATLAS検出器によって取得するデータを用いて，未だ発見されていないトップクォーク対と随伴生成されるヒッグス粒子(ttH生成モード)を発見し，トップクォークとヒッグス粒子の湯川結合定数を測定することが目的である．LHCの重心系エネルギーは 13TeVに増強され，運転再開から2年間で約36.5 fb-1の統計量を得ることに成功している．今年度は従来の研究手法の再現・昨年度から継続して背景事象評価を行なったのち，自身の独自の発想による研究手法改善を行うことによって，ttHの発見の感度向上に努めた．
また，この研究で最も大きな鍵となっているのは，背景事象モデリングの系統誤差の低減である．本研究では，bクォーク由来のjetであるかの同定効率に着目することで，ttH事象を信号領域と背景事象のための校正基準領域を抜本的に見直すことにより，信号感度を従来の手法より約30%向上させることに成功した．これは昨年度におけるttH信号の校正領域からの回復に関する研究の拡張であり，ここで新たに定義した信号領域では，ただ信号量が多いだけでなく2つの主要背景事象のうち一方をほとんど抑制することで，モデリングの系統誤差低減へとつながっている．
また，昨年度に引き続きATLASの運転に従事することによって，ATLAS検出器やデータ取得システム，それらの増強点の理解も継続して行った．特に，シリコンストリップ検出器のデータ品質に関する基準の見直しと明瞭化を行い，ATLASシリコンストリップ検出器のエキスパートとして稼働に大きな貢献を果たした．
本研究は，ATLAS稼働への従事や細部にわたる評価を必要とし，CERN現地での研究活動が非常に重要であった．次年度以降も継続して現地へ赴き，研究課題を充実させていく．
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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
今年度前半は取得データのフィッティングから系統誤差を含めた信号強度の算出を行い，従来の解析結果を再現をおこなった．昨年度から継続して背景事象の見積もりを行い，統計量が不足気味であるものの，重心系エネルギー増強後初となる結果を8月に公表した．
今年度のLHC加速器のATLAS実験は，増強された重心系エネルギー13TeVにおいて2年目のデータを取得し，統計量を36.5 fb-1へと大きく増やした．bjetに用いられる同定効率に着目し，系統誤差低減のための独自の手法を提案し，信号領域と校正領域の一新を行なった．
CERNには長期に滞在し現地の研究者とも積極的に議論を交え，解析グループでの研究成果の進捗を他の解析グループの前で報告・議論を行なった．進捗は順調であり今夏には結果を公表する予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
おおむね計画通りに次年度も本研究を進行させる．
今夏の公表時の予想発見感度は3σを大きく超えており，ttH生成過程の兆候を報告できると期待される．次年度では，新しく作られた領域でのデータ分布の一致精度や多変量解析の最適化を中心に細部にわたって評価・改善を試みる．その後，得られた結果をもとにttH生成断面積・湯川結合を測定し，高い精度で標準模型からの逸脱の有無を評価したい．また，これらの結果を広く国際学会へ参加・発表するとともに，ATLAS実験グループの他の物理解析でも同様の研究手法を促すことで，実験グループへの高い貢献を果たす．今後も蓄積されていくLHCデータを用いて，次回の公表に向けてさらなる解析手法の改善や評価を議論する．
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