ＬＨＣ－ＡＴＬＡＳ実験における重い中性ヒッグス粒子の直接探索

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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。