2012 Fiscal Year Annual Research Report
Search for the new particles using the top-quark productions and decays
| Project Area | Particles Physics opening up the Tera-scale horizon using LHC |
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| Project/Area Number |
23104005
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
戸本 誠 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80432235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寄田 浩平 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60530590)
長野 邦浩 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (90391705)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / トップクォーク / LHC-ATLAS実験 / 高速飛跡トリガー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CERN研究所のLHC-ATLAS実験は、平成23年度に、重心系エネルギー7TeVの陽子・陽子衝突データを5fb-1、平成24年度に、重心系エネルギー8TeVの陽子・陽子衝突データを20fb-1収集した。
7TeVのデータ解析では、(１)tクォーク対の主崩壊過程を用いてtクォーク対生成断面積を高精度に測定した（戸本、寄田）。(２)荷電ヒッグス粒子の探索に感度があるtクォークがタウ粒子に崩壊する稀過程を用いてtクォーク対生成断面積を測定した（戸本）。(３)tクォーク崩壊によるW粒子の偏極度と、tクォークの運動量を関数とする微分断面積の測定を実施した（戸本）。これらの研究は、tクォーク対生成断面積は、標準模型が予言する165pbと誤差の範囲で無矛盾な結果であることを示したものであるだけでなく、新しい素粒子現象の探索に感度のある稀崩壊事象の測定、さらには、tクォークの崩壊力学の検証に至るまで、tクォーク対崩壊に対する精密検証を実施したものである。
8TeVのデータ解析では、１荷電レプトン過程を用いてtクォーク対生成断面積の測定を行い、標準模型が予言する238pbと無矛盾であることを示した（戸本、寄田）。
また、本研究によるtクォーク対生成事象の詳細な理解は、ヒッグス粒子の発見における背景事象数の導出に大きく貢献した。
高速飛跡再構成トリガーFTK回路のRD開発では、全11層からなるシリコン検出器のヒット情報を高速にクラスタリングし、後段FTK回路用のデータ形式に変換する回路の試作をした。最終的に本実験で使用するATCA規格と互換性のある回路基板も設計・製作し、基礎的なテスト段階まで達成している（寄田）。μ粒子トリガーの効率を測定し、平成26年以降の高エネルギー運転でのトリガー頻度の見積もりを行い、それを元に、FTKを使うなどのμ粒子トリガーの改善計画の策定を進めた（長野）。
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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
交付申請書にまとめた以下の項目を達成した。
（１）7TeVと8TeVの陽子・陽子衝突の重心系エネルギー7TeVと8TeVに対して、トップクォーク対生成断面積の測定を実施し論文としてまとめた。
（２）トップクォークがτ粒子に崩壊する稀過程の測定や、トップクォーク崩壊におけるV-A結合の精密測定を実施し、論文としてまとめた。
（３）高速飛跡再構成トリガーのR＆Dを実施し、試作回路を作成し動作確認した。その結果、本実験で使用する回路系のデザインが固まりつつある。
以上のトップクォーク物理およびトリガー開発の成果は「研究発表」の項目にあるように論文や学会などで発表されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに獲得した全データを用いて、トップクォーク物理に関する総まとめをおこなう。例えば、重心系エネルギー7TeVと8TeVの間でのトップクォーク対生成断面積の相違、トップクォークの力学的振る舞い、トップクォーク対に付随して生成する光子、ジェット、レプトンなどを詳細に測定し、トップクォークに固有な物理量を精密に測定する。これらの成果をもとに、将来のttH過程による湯川結合定数測定に向けた基礎固めを行う。
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