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2015 年度 実績報告書

アトラス実験でのヒッグス湯川結合の測定

研究課題

研究課題/領域番号 25400294
研究機関筑波大学

研究代表者

原 和彦  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20218613)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードヒッグス粒子 / 湯川結合 / LHC / ATLAS / タウ・レプトン対 / ボトム・クォーク対
研究実績の概要

2012年にCERN/LHC加速器で発見されたヒッグス粒子が、標準模型が記述する通り万物の素粒子に質量を与える粒子であるかについて、この研究ではLHC/ATLAS実験装置で得られた25/fbのデータを用いて特にフェルミオンとの結合(湯川結合)の測定を行った。
湯川結合は、ヒッグスがフェルミオン対に崩壊する分岐比を計測することで測定できるが、最も重いレプトンであるタウ粒子対に崩壊するモードが分岐比が高くエネルギー再構成も可能であるので最も有望である。不安定なτ粒子は電子やミュー粒子を終状態に含む崩壊とこれらを含まないハドロン終状態があり、それぞれでτの質量再構成精度や背景事象数が異なる。QCDなどの背景事象を多変数解析法(BDT)により効率よく除去した後にはZ →τ+τ-事象が残り、これとヒッグスとは再構成質量で区別する。他のτ崩壊モードも総合的に評価し,標準模型が予言する生成に対して観測された事象数の比(μ)はττ に関しては,μ = 1.43+0.43-0.37が最確値でありATLAS 単独で約4.5σ の有意度で観測できた。CMS実験の結果と合わせるとヒッグスがτレプトンへ質量を与えることは確定した。これは湯川結合が存在することを初めて示す重要な結果である。
ヒッグスが直接崩壊できる最も重いクォークであるボトムクォーク対へ測定は、クォークにも質量を与えることの検証に重要である。このモードでは膨大なQCD背景事象からボトムクォークの発生を検出するものであるが、BDT法により信号と区別をした。H →bbが存在するという統計的な有意度は1.4σ であった。これは標準模型での期待値2.6σ を下回り,標準模型とは統計的に矛盾しないが,明らかな生成の証拠には至っていない。
LHC/ATLAS実験は現在もデータ収集を継続している。統計量を増やすことで2016年度でボトム湯川結合の存否も確定できる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 欧州原子核機構(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      欧州原子核機構
  • [雑誌論文] Measurements of the Higgs boson production and decay rates and coupling strengths using pp collision data at √s=7 and 8 TeV in the ATLAS experiment2016

    • 著者名/発表者名
      ATLAS Collaboration (A. Aad, K. Hara他2825名)
    • 雑誌名

      European Physical Journal C

      巻: 76 ページ: 6

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-015-3769-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evidence for the Higgs-boson Yukawa coupling to tau leptons with the ATLAS detector, ATLAS Collaboration2015

    • 著者名/発表者名
      ATLAS Collaboration (A. Aad, K. Hara 他2883名)
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 04 ページ: 117

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2015)117

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for the bb decay of the Standard Model Higgs boson in associated (W/Z)H production with the ATLAS detector2015

    • 著者名/発表者名
      ATLAS Collaboration (A. Aad, K. Hara 他2890名)
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 01 ページ: 069

    • DOI

      10.1007/JHEP01(2015)069

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] LHC-ATLAS実験Run2におけるWH→lvbb崩壊過程でのトップクォーク対背景事象除去法の改善2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤史哲, 金信弘, 受川史彦, 原和彦, 佐藤構二, 大川英希, 山口洋平
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
  • [備考] LHC-ATLAS実験での湯川結合の測定

    • URL

      http://hep-www.px.tsukuba.ac.jp/~hara/YukawaCouple.html

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公開日: 2017-01-06  

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