Study on the Higgs-field structure and New-Physics Searches in Higgs-pair production processes using novel trigger

使用新型触发器研究希格斯场结构和希格斯对产生过程中的新物理搜索

基本信息

批准号：
21K03598
负责人：
中浜優
金额：
$ 2.66万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、ヒッグス粒子対生成 (hh) 事象をプローブとして、(1) ヒッグス自己結合定数などの多様な測定を世界に先駆けて行い、素粒子標準理論の脆弱部分であるヒッグス場構造の全貌を解明し、さらにその背後にある新物理を探索すること、および、(2) ヒッグス対生成事象取得専用の大量データ取得法の開発も行い、将来実験に展開することである。(1) 物理解析の研究では、昨年度までに開発した、ヒッグス粒子の自己結合測定の方法論確立、および、それに用いるヒッグス対生成過程の早期発見に向けた解析手法改善を完成させた。それらの手法を、LHC-ATLAS実験第2運転期間の高統計データ (重心系エネルギー13 TeV 陽子陽子衝突139 fb-1) に適用し、崩壊分岐比が最大の4bジェット終状態に着目して、ヒッグス粒子対生成非共鳴状態を探索した。データに兆候は見られなかったが、ヒッグス場形状に対応するヒッグス粒子自己結合の直接制限、および、ヒッグス有効場理論を用いた新物理効果の解釈を行った (Physics Review Dに投稿済)。次に、他の終状態およびヒッグス粒子単独生成過程の物理解析を統計的に統合することで、自己結合定数を世界最高精度で抽出した(-0.4<k<6.3 @95%CL。Physics Letters Bに受理済)。さらに、早期発見を実現するために、今年度からは、hh->bbbbと相補的で、かつ、発見感度が一番高い終状態 (hh->bbττ) の物理解析も開始した。(2) トリガーの研究では、昨年度までに開発した新型トリガー"非対称閾値型複数bジェットトリガー"を、2022年のデータ取得から運用開始した。このhh->bbbb事象の専用トリガーにより、事象収集効率を40％も向上させることに成功し、残りの運転期間も運用を継続する。さらに、この独自技術を応用して、hh->bbττ事象の専用トリガーも開発し、2023年から運用開始した。

本研究的目的是以希格斯对产生（hh）事件为探针，（1）进行希格斯自耦合常数等各种测量，并研究希格斯场的结构，这是希格斯场的薄弱部分。基本粒子的标准模型；目的是阐明整个图景并探索其背后的新物理学，以及（2）开发一种专门用于获取希格斯对产生事件的大量数据的方法，并将其部署在未来的实验。（1）在物理分析研究方面，我们完成了去年开发的希格斯粒子自耦合测量方法的建立，以及对其分析方法的改进，以便早期发现希格斯粒子对生成过程。我们将这些方法应用于LHC-ATLAS实验第二运行期的高度统计数据（质心系统能量13 TeV，质子质子碰撞139 fb-1），并重点关注具有最大衰变分岔比的4b射流最终状态我们寻找希格斯玻色子对的产生非共振态。虽然数据中没有发现任何迹象，但我们直接限制了希格斯场形状对应的希格斯粒子自耦合，并利用希格斯有效场理论解释了新的物理效应（提交给Physics Review D）。接下来，通过统计整合其他最终状态的物理分析和单独的希格斯粒子产生过程，我们提取了世界上最高精度的自耦合常数（-0.4<k<6.3 @95%CL。Physics Letters B（已接受）。此外，为了实现早期检测，从本财年开始我们开始对最终状态（hh->bbττ）进行物理分析，它与hh->bbbb互补，具有最高的检测灵敏度。（2）在触发器研究方面，去年开发的新型触发器“非对称阈值型多b射流触发器”将从2022年数据采集开始投入运行。这个针对hh->bbbb事件的专用触发器成功地将事件收集效率提高了40%，并将在剩余的运行期间继续运行。此外，通过应用这种独特的技术，我们为 hh->bbττ 事件开发了一种特殊触发器，将于 2023 年开始运行。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Recent results on Higgs physics and new physics searches at ATLAS

ATLAS 希格斯物理学和新物理学搜索的最新结果

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
The ATLAS collaboration;Aad G.;Nakahama Y.;et al.;Yu Nakahama
通讯作者：
Yu Nakahama

LHC-ATLAS実験Run-3におけるヒッグス粒子対生成事象のデータ収集戦略の策定と専用トリガーの開発

LHC-ATLAS实验Run-3中数据收集策略的制定和希格斯粒子生成事件专用触发器的开发

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
林田翔太;中浜優
通讯作者：
中浜優

LHC-ATLAS実験における4b終状態を用いた非共鳴ヒッグス対生成事象探索の背景事象推定方法の確立

LHC-ATLAS实验中4b终态非共振希格斯对产生事件搜索背景事件估计方法的建立

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
林田翔太;中浜優
通讯作者：
中浜優

素粒子標準理論を超えた新しい素粒子現象の解明

阐明超出标准粒子理论的新基本粒子现象

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masada;Y.;中浜優
通讯作者：
中浜優

Constraining the Higgs boson self-coupling from single- and double-Higgs production with the ATLAS detector using pp collisions at √s=13 TeV

使用 ATLAS 探测器在 √s=13 TeV 下使用 pp 碰撞约束单希格斯玻色子和双希格斯玻色子产生的希格斯玻色子自耦合

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
arXiv:hep-ex (accepted by Physics Letters B)
影响因子：
0
作者：
The ATLAS collaboration;Aad G.;Nakahama Y.;et al.
通讯作者：
et al.

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中浜優其他文献

Belle実験でのB→KsKs崩壊におおけるCPの破れの測定

Belle 实验中 B→KsKs 衰变过程中 CP 破坏的测量

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
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0
作者：
Y.Nakahama;et. al. (Belle Collaboration);K F Chen et al.(Belle Collaboration);中浜優;中浜優
通讯作者：
中浜優

Search for top-squark pair production in final states with one lepton, jets, and missing transverse momentum using 36 fb-1 of sqrt(s) = 13 TeV pp collision data with the ATLAS detector

使用 ATLAS 探测器的 36 fb-1 sqrt(s) = 13 TeV pp 碰撞数据，搜索具有一个轻子、喷流和缺失横向动量的最终状态下的顶夸克对产生

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
Journal of High Energy Physics
影响因子：
5.4
作者：
T. Saito et al.;The ATLAS Collaboration;中浜優;The ATLAS Collaboration;The ATLAS collaboration;The ATLAS collaboration
通讯作者：
The ATLAS collaboration