トップクォークの超精密測定を用いた標準模型の解明と新物理探索

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14485
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 川出 健太郎 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (90749243)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: トップクォーク

研究成果の概要

本研究計画では、標準模型で最も重い素粒子であるトップクォークに着目し、その性質を高精度で測ることで標準理論の精密検証と新物理による逸脱の探索を目的としている。本研修では、大きな誤差要因となっている系統誤差をパラメータとするベイズ統計に基づくフィッティング手法の適用による大幅な誤差改善を実現し、初めて有意なトップクォーク荷電非対称度の証拠を見つけた。また機械学習やAIを駆使した、解析手法の改善にも取り組み、運動学再構成手法やフレーバータグ手法の開発を行い、既存の手法からの一定の改善を明らかにした。今後の精密測定にも応用可能であり、発展が期待できる成果を達成できた。

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

トップクォークの有限の荷電非対称度は標準理論でも予言されているが、その値は0に近く超高精度な測定が要求される。この精度での測定手法が達成されたのは初めてであり、その手法を広く応用していくことで標準理論に隠れた新物理の僅かな兆候を探す手段が確率されたことにもなりうる。これは15年に渡る様々な新物理探索にもかかわらず未だ発見されない新物理探索の状況を変える可能性もある。