ＡＴＬＡＳ実験におけるタウ粒子に崩壊するヒッグス粒子の単独発見と湯川結合測定

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ATLAS/CMS実験によるボソン過程でのヒッグス粒子の発見以降、ヒッグス粒子の研究は、探索から性質測定に移行している。その中でフェルミオン（タウ粒子、ボトムクォーク等）過程での単独発見は現代の素粒子物理学の最重要課題の一つである。本研究では、フェルミオン過程で最も探索感度の高いH → ττ過程における直接探索を、ATLAS実験で2011、2012年に取得された全データを用いて行った。 特にタウ粒子のトリガー、同定効率、またフェイク事象の見積もり等に焦点を当て研究を行い、結果として信号有意度 4.3σ/3.4σ（実験値/予想値）を算出し、H → ττの実験的証拠（3σ以上）を観測することに成功した。また、上記のデータ解析の高感度領域を使用し、ヒッグス粒子の性質を検証するためCP（Charge-Parity）の測定にも着手した。CPの状態によってタウ粒子のスピン状態が変化することを利用し、タウ粒子対の崩壊面角度を再構成する基礎測定法を構築することに成功した。更に、2015年から運転を再開するATLAS Run-2 実験に向けたタウ粒子トリガーの開発を行った。高エネルギー、高輝度下で多量に発生するパイルアップ事象を効率的に除去し、安定したデータ取得を行うトリガーの開発、最適化、更にトリガーレートの算出に焦点を当てて研究を行った。実際に自ら開発を行ったトリガーがRun-2実験に挿入され、H → τ τの研究に使用される。また、2015年後半から挿入されるFTK (Fast Tracker) による更なるトリガー効率向上が期待できる。研究結果として H → τ τの実験的証拠の観測を達成し、今後のRun-2実験に向けたトリガー開発、及び性質測定法の構築まで研究を実施することができた。