ＬＨＣ－ＡＴＬＡＳ実験における重い中性ヒッグス粒子の直接探索

LHC-ATLAS实验直接寻找重中性希格斯玻色子

基本信息

批准号：
16J02321
负责人：
森達哉
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

28年度におけるLHC-ATLAS実験の稼働状況に合わせ、予定していた「重いヒッグス粒子の探索による新物理探索」から「ストップ粒子の探索による新物理探索」に変更した。これは当該年度においても一定の成果を得られるようにするためである。LHCでは陽子・陽子衝突のため、ストップは2つ同時に生成される。本研究では、このイベントの終状態が１レプトン、４ジェット、大きな横消失運動量を持つものに最適化させる。当該終状態を狙うことで、ストップの質量領域200 GeV - 1 TeVのNaturalness的に重要なパラメータ領域を探索する。解析の感度を引き出すため「２次元シェイプフィット」を背景事象見積もりの段階で導入した。信号事象と背景事象を比較すると、「横消失運動量」、「レプトンと横消失運動量との横質量」の２次元分布に違いが出やすい。各分布の形状をデータにフィットすることで高精度な背景事象見積もりを実現する。この手法はストップ質量とニュートラリーノ質量の差がトップ・クォーク質量に近いところ(Diagonal領域)の探索に特に有効である。２次元シェイプフィットの開発の結果、大きな感度改善を見込めることが分かった。2016年8月の時点でATLAS、CMSが公開した探索結果では、Diagonal領域の探索範囲はストップ質量400 GeVまでだったが、本解析により450 GeVまで伸ばせることが分かった(データ統計を同じと仮定した時の比較)。これより、蓄積した28/fbのデータ量で解析を行ったところ、Diagonal領域はストップ質量430 GeVまでの範囲を除外した。また13/fbの解析で見られた質量領域の信号超過は減衰し、2σを超えなくなった。本研究により、ニュートラリーノ質量が約300 GeV以下と仮定した場合、ストップ質量の重要領域200 GeV - 1 TeVはほぼ除外された。

根据2016年LHC-ATLAS实验的操作状态，该项目从计划的“通过搜索重型希格斯粒子搜索的新物理搜索”更改为“通过搜索停止颗粒的搜索新物理搜索”。这是为了确保在财政年度也可以实现某些结果。在LHC中，由于质子 - 普罗顿碰撞，同时生成了两个停止。在这项研究中，我们优化了这一事件，使其具有1个Lepton，4个喷气机和较大的横向消失动量。通过瞄准这个最终状态，搜索了停止质量区域200 GEV的自然重要参数区域-1 TEV。为了得出分析灵敏度，在背景事件估计阶段引入了“ 2D形状拟合”。当比较信号事件和背景事件时，差异往往会发生在“侧面消失动量”和“瘦小和横向消失动量之间的横向消失动量”和“横向质量”中。通过将每个分布的形状拟合到数据，可以实现高度准确的背景事件估计值。该技术在搜索停止质量和中性块之间的差异靠近顶部夸克质量（对角线区域）之间特别有效。由于二维形状拟合的发展，我们发现我们可以预期灵敏度会有显着提高。截至2016年8月，ATLAS和CMS发布的搜索结果表明，对角区域的搜索范围高达400 GEV，但是该分析表明，它可以扩展到450 GEV（假定数据统计数据相同时进行比较）。由此，使用28/fb的累积数据量进行分析，对角区域的范围至止于430 GEV的停止质量。此外，在13/FB分析中看到的质量区域中超过的信号被减弱，不再超过2σ。这项研究几乎排除了停止质量的关键区域，即200 GEV -1 TEV，如果中立质量被认为小于300 GEV。