ＬＨＣ－ＡＴＬＡＳ実験におけるダイボソン共鳴の探索

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これまでは高エネルギー素粒子加速器実験の一つであるLHC・ATLAS実験において、余剰次元模型などで予言される重い新粒子の探索をすることで、標準理論を超えた理論の検証を行ってきた。しかしこの探索を含め、LHCで取得されたデータを用いて行われた解析において、現在のところ標準模型を超えた理論の兆候は得られていない。そこで今年度は、水チェレンコフ型検出器を用いたスーパーカミオカンデ実験(SK)へと手法を変え、引き続き標準理論を超えた理論の検証を行うことにした。本研究では、SKで取得されたデータを解析することで、３つの荷電レプトンに崩壊する陽子崩壊事象の探索を行った。本年度はMCシミュレーションを用いた事象選別条件の決定、および系統誤差の見積もりを行った。バックグラウンドは主に、大気ニューノリノが水中で荷電粒子を叩き出し、その荷電粒子がSKタンク内で検出されるような事象である。バックグラウンド事象を削減するため、シグナルの特徴に基づいた選別条件を加える。最終的に３つのチェレンコフリングから不変質量および不変運動量を計算する。シグナルにおいてこれらの値は、元の陽子の質量、運動量に相当する。そこで計算された不変質量が陽子の質量９３８MeVに近いことを要求し、不変運動量に関しては比較的小さいことを要求する。最終的なバックグラウンド数は、どのモードについても１イベント以下まで削減することができた。一方シグナル検出効率については、モードにもよるが約３０％から６０％と高い効率を維持することができた。系統誤差に関しては現在見積もり中であるが、SKにおける陽子が陽電子と中性パイオンに崩壊する事象の系統誤差と同等程度であると推定すると、各モードの陽子寿命の下限は10^34年程度であると見積もられた。これはSKにおいて３つの荷電レプトンに崩壊する陽子崩壊事象が発見される可能性があることを示唆している。