統合解析による新物理の高精度探索

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03993
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 伊藤 領介 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (90193531)
• 研究分担者: 両角 卓也 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (20253049) ; 野尻 美保子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (30222201) ; 石川 明正 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (40452833) ; 田中 実 大阪大学, 理学研究科, 助教 (70273729) ; 早坂 圭司 新潟大学, 自然科学系, 研究教授 (40377966) ; 堺井 義秀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (90170571)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 素粒子実験 / 統合解析 / 多変量解析

研究成果の概要

本研究は様々な個別の素粒子実験における新物理の探索結果を統合し同時に解析を行うことで、新物理の探索感度を上げることを目標としていた。そのために多変量解析の手法を導入した。種々の新物理モデルからモンテカルロ法を用いて生成した多様な個々の実験の情報を、検出器シミュレーションを通して新物理モデルの実際の測定結果として入力に用いて、多変量解析モデルに学習させた。実際の測定結果を学習させたモデルに入力し、回帰分析によりモデルのパラメータを推定し新物理を探索する、というフレームワークを開発した。しかしこの技法を実際に適用すると推定パラメータにバイアスが生じ、その解決のためにさらに研究を続けている。

自由記述の分野

素粒子実験

研究成果の学術的意義や社会的意義

素粒子実験における新物理探索において、個別の実験による探索だけでは十分な精度が得られないが、統合解析を行うことにより、より体系化した新物理探索を精度よく行うことが可能になる。従来は最小二乗法などの古典的な手法により行われてきたが、最新の多変量解析を導入することにより、個々の実験のより詳細な測定結果を正確に反映させることが可能になり、また学習により新物理モデルを柔軟に解析に使用できるようになった。完全に動作させることができれば、新物理探索を広範囲の異なる実験結果を用いて効率的に行うことができるようになり、大きなインパクトがある。