ミューオン異常磁気能率が示唆する電弱エネルギースケールの新粒子の探索

ミューオン異常磁気能率の測定結果と素粒子標準模型の予言値との有意なずれは、新しい理論模型を必要とする明確な兆候である。本研究はミューオン異常磁気能率のずれを指標にし、電弱エネルギースケールの超対称性粒子の寄与の解明を目指す。スイスのCERN研究所の陽子陽子衝突型加速器(LHC)において、このずれに直接寄与しうる超対称性粒子を研究対象とする。課題となる莫大な背景事象を独自の手法で解決することで、未探索領域での超対称性粒子の発見に挑戦する。本年度は、超対称性粒子起源の微弱な信号取得を目指し新しいトリガーシステムをLHC-ATLAS実験システムに導入した。年度始めから試運転を集中的に行い、フロントエンドエレクトロニクスからの疑似信号を駆使したトリガー信号のタイミング調節を行った。トリガー信号の高速転送時のデータ損失をできる限り防ぐために、6.25 nsの精度でのタイミング微調節まで行った。次に宇宙線信号を利用した試運転に取り組みシステムを仕上げた。さらにLHC加速器側の試運転中に行った低エネルギービーム衝突において、正しくトリガー信号を生成できることが最終的に確認できた。7月に開始した陽子ビーム衝突エネルギー13.6 TeVのRun-3本実験開始時から新しいトリガーシステムを用いた信号収集に成功した。この成果を現在論文にまとめている。また収集したデータの解析時に使用する微弱信号検出アルゴリズムの構築にも取り組んだ。深層学習を駆使し多種類の検出器信号を統合的かつ補完的にに用いることで、従来は検出できなかった信号を莫大な背景事象の中から効率よく見つけ出す手法の開発に成功した。

ミューオン異常磁気能率の測定結果と素粒子標準模型の予言値との有意なずれは、新しい理論模型を必要とする明確な兆候である。本研究はミューオン異常磁気能率のずれを指標にし、電弱エネルギースケールの超対称性粒子の寄与の解明を目指す。スイスのCERN研究所の陽子陽子衝突型加速器(LHC)において、このずれに直接寄与しうる超対称性粒子を研究対象とする。課題となる莫大な背景事象を独自の手法で解決することで、未探索領域での超対称性粒子の発見に挑戦する。本年度は、超対称性粒子起源の微弱な信号取得を目指し新しいトリガーシステムをLHC-ATLAS実験システムに導入した。年度始めから試運転を集中的に行い、フロントエンドエレクトロニクスからの疑似信号を駆使したトリガー信号のタイミング調節を行った。トリガー信号の高速転送時のデータ損失をできる限り防ぐために、6.25 nsの精度でのタイミング微調節まで行った。次に宇宙線信号を利用した試運転に取り組みシステムを仕上げた。さらにLHC加速器側の試運転中に行った低エネルギービーム衝突において、正しくトリガー信号を生成できることが最終的に確認できた。7月に開始した陽子ビーム衝突エネルギー13.6 TeVのRun-3本実験開始時から新しいトリガーシステムを用いた信号収集に成功した。この成果を現在論文にまとめている。また収集したデータの解析時に使用する微弱信号検出アルゴリズムの構築にも取り組んだ。深層学習を駆使し多種類の検出器信号を統合的かつ補完的にに用いることで、従来は検出できなかった信号を莫大な背景事象の中から効率よく見つけ出す手法の開発に成功した。