| 研究課題/領域番号 |
19J21763
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
須江 祐貴 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| キーワード | ミューオン異常磁気能率 / 素粒子実験 / Belle II実験 / J-PARC E34実験 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、4σ以上の有意度での乖離が確認されているミューオン異常磁気能率(g-2)の実験値と理論値の系統誤差削減による新物理探索感度向上を目指し、J-PARC E34実験における加速器技術開発とBelle II実験における電子陽電子衝突でのハドロン生成断面積測定という2つの実験的なアプローチを試みる。ハドロン生成断面積測定においては、Belle II 実験初期の約200 /fbの電子陽電子衝突データを用いて、ミューオンg-2理論値のハドロン真空分極項に2番目に主要な影響を与えているπ^+π^-π^0終状態の微分生成断面積を先行研究と同程度の精度で測定することを目指す。本解析では盲検を念頭に置き、モンテカルロシミュレーションを用いて手法を一通り確立しのちに一部実験データを用いた確認をし、最後に全実験データを用いた測定を行う。
本年度は生成断面積測定のため、モンテカルロシミュレーションを用いた事象選別の最適化を進めた。結果として、始状態輻射光子の電子ビームに対する放出角度が20°-160°を持つような全事象に対して10%程度の信号効率が得られることを示した。この選別では、主要な背景事象であるπ^+π^-γ、π^+π^-π^0π^0γ終状態事象や、信号事象のπ0の再構成を正しく行えなかった事象は大きく削減され、ωの質量付近においては信号事象に対して約2%程度の背景事象量を実現できている。並行して、段階的に高輝度化していくBelle II実験の高効率かつ安定的なデータ取得に向けた技術開発として、トリガーモジュールの開発を進めている。中央飛跡検出器の信号を用いて、興味ある衝突事象の発生時刻を効率と精度よく決定するアルゴリズムの開発とFPGAへの実装を行った。実機モジュールを使った衝突実験中の性能評価も行い、期待通りの性能が得られていることを確認した。この内容は物理学会にて報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度のBelle II実験でのハドロン生成断面積測定のための解析では、事象選別条件を決定し背景事象量の削減と信号効率には大きな問題がなく、Belle II実験でも測定が可能なことを確認できた。トリガーモジュール開発においてはアルゴリズム開発とFPGAへの実装を完了できた。しかし、電子陽電子衝突の実験データを用いた実機テストをするにあたっては、別の研究機関に在籍する周辺モジュールの担当開発者との打合せ等や実験全体の進行においてCOVID-19の影響が無視できず、当初の予定と比べ遅れにつながった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は残る解析手法を決定するため、事象選別後に残留する背景事象量の推定手法、データとシミュレーション間の信号効率補償手法、検出器分解能等の効果を考慮するためのアンフォールディング手法をシミュレーションを基に検討し、得られる系統誤差についても試算を行う。盲検解析の進め方についても検討を行い、実験データを使用した測定結果の開示を目指す。トリガーモジュールの開発においては本年度確認しきれなかったより高い背景事象での性能項目の確認や、運用の中で問題が発生した場合の対処を行っていく。
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