2021 年度研究成果報告書

LHC-ATLAS実験における高統計データを用いた超対称性粒子探索

研究課題

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研究課題/領域番号	17K14268
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	東京大学
研究代表者	齋藤智之東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 助教 (50749629)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2022-03-31
キーワード	素粒子標準模型 / 超対称性 / LHC加速器 / ATLAS実験 / データ収集システム / エレクトロニクス / FPGA / DAQ
研究成果の概要	本研究課題ではCERN研究所の最高エネルギー陽子陽子衝突型加速器LHCにおいて、ATLAS検出器を用いた高純度の衝突データ取得を可能にするデータ収集システムを構築し、高統計データを用いて超対称性粒子の発見に挑戦した。多くの異なる検出器を有機的に統合することで、大幅な背景事象抑制を可能にするトリガーシステムの構築を完遂した。取得した大統計衝突データを用いて超対称性粒子の探索を行い、100 GeVからTeVのオーダーの質量を持つ超対称性粒子グルイーノ、電弱ゲージーノの研究を遂行した。本研究成果によって超対称性模型の理解を大きく進め、今後の素粒子標準模型を超えた新しい理論の研究の重要な指針となった。
自由記述の分野	高エネルギー物理学、素粒子物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究の成果として、最新のエレクトロニクスの技術を駆使し先進的なトリガーシステムの構築に成功した。高速データ通信技術と大規模回路実装技術を組み合わせることで、リアルタイムの大規模データ処理を実現した。これは将来の加速器実験の大規模データ収集システム系の基礎となる重要な成果である。また未開拓であった100 GeVからTeVスケールの質量を持つ超対称性粒子の理解を大きく進めることができた。この新たに得た知見は素粒子標準模型を超える新しい物理理論の今後の研究指針となる重要な成果であり、学術的意義は大きい。