2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New expansion of particle physics of post-Higgs era by LHC revealing the vacuum and space-time structure |
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| Project/Area Number |
16H06493
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
戸本 誠 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80432235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 祐司 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00311126)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / トップクォーク / LHC-ATLAS実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2012年までに収集した重心系エネルギー7, 8 TeV、2015年より新しく収集した重心系エネルギー13TeVの陽子陽子衝突データを用いて、トップクォークに関する以下の研究を推進した。
(1) トップクォークの放出方向、運動量、トップクォークから放出されたレプトンの放出方向、運動量、トップクォーク対の不変質量分布などの関数でトップクォーク対生成微分断面積を測定した。パートンシャワーとQCDの2次補正を加えたシミュレーションと測定結果を比較し、QCDが良い有効理論であることを示す一方で、トップクォークの高運動量領域におけるデータと予言の乖離も明らにし、QCDの3次補正などを導入する必要があることを指摘した。
(2) B01班と連携し、2018年度までに取得されるデータを用いたttH過程の世界初観測を目指した解析を進めた。また、関連して様々な手法によるトップクォーク質量の測定を行なった。
(3) t→qH崩壊などの希過程の探索を行い。それらの崩壊分岐比の上限を1/1000のレベルにまで下げた。トップクォークから崩壊するWの偏極などから新物理の可能性を探った。
(4)A01班と連携し、トップクォークをプローブとした超対称性粒子探索を行なった。発見には至っていないが、感度向上に貢献できた。
「統合型μ粒子トリガー」の開発に関しては、、高輝度LHC実験に向けたトリガー回路アップグレードの基本的な設計仕様（Technical Design Report; TDR）を確定し、μ粒子検出器TDRとトリガー読み出し回路TDRとしてまとめた。この2冊の技術仕様設計書に基づき、ASIC回路やFPGA回路の放射線耐性など、トリガー回路の量産化に向けた基本的試験を開始した。また、同時に、マルチスレッド対応のソフトウェアトリガーの開発を進めた（戸本、山崎、連携研究者）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画調書に記述した（1）テラスケール領域におけるQCDの性質の理解、（2）トップクォークの湯川結合による「真空」の解明、（3）新物理の間接的観測、（4）新物理の直接探索と「時空」の解明、の全てに対して、研究実績の概要で記述した研究成果を新しく出すことができ、その成果を学術論文や国内外の会議で発表できた。「真空」や「時空」を解明していく上で重要となる、標準模型に基づいたトップクォークの性質、QCDに関連する物理量、トップクォーク質量などをより制度よく測定することができた。
2017年度の最大の成果は、高輝度LHC実験にむけた「統合型μ粒子トリガー」のTDRを完成させたことである。μ粒子検出器のTDRは400ページ、トリガー読み出し回路のTDRは600ページになるが、本計画研究の代表者、分担者、連携研究者がμ粒子トリガーの仕様策定のための研究を主導し、TDRの主著者として執筆に極めて重要な貢献を果たした。
以上の観点により2017年度の研究として概ね順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
トップクォークの研究に関しては、2018年度まで収集するデータを含めた解析を進める。2017年度では特に（1）テラスケール領域におけるQCDの性質の理解が進んだと言えるが、この成果を基礎にして、2018年度までに取得予定の150 /fbのデータを用いた（2）トップクォークの湯川結合による「真空」の解明、（3）新物理の間接的観測、（4）新物理の直接探索と「時空」の解明、を進める。
「統合型μ粒子トリガー」の開発に関しては、TDRに記載した計画に従い、量産に向けたR&Dを進める。特に重要なのが、仕様予定の回路素子の放射線耐性、様々な回路系の具体的なデザインを進めることである。
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