2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25400294
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
原 和彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20218613)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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