A test on quantum entanglement with Bell inequality violation detection at ultimately high energy collisions at LHC

大型强子对撞机最终高能碰撞中贝尔不等式违规检测的量子纠缠测试

基本信息

批准号：
22H01235
负责人：
長野邦浩
金额：
$ 6.49万
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 (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01235/
关键词：
素粒子物理学量子もつれベル不等式 ATLAS実験 B中間子素粒子実験

项目摘要

本研究で新たに考案した、陽子・陽子散乱反応からのB中間子を用いたベル不等式の検証実験で重要となるのは測定効率である。より堅牢な検証とするためにはATLAS実験ではこれまで行えなかった低い横運動量領域まで、ミュー粒子測定、D*粒子崩壊測定を改良する新規開発が必要となる。本年度は、まずはミュー粒子測定効率を制限しているハードウェアトリガーの改良に成功した。横運動量しきい値を下げたトリガー論理をFPGA回路上で対応表として開発し、実機に導入した。本年度から開始されたLHC第3期 (Run3) 運転において実際に運用してデータ取得に成功した。新ハードウェアによるトリガーを立ち上げ、コミッショニング・運転をするために本研究協力者の辻川をCERN研究所に派遣した。D*粒子は内部飛跡検出器による飛跡情報を用いて測定する。本研究代表者の長野がCERN研究所に渡航して、飛跡検出器トリガーの立ち上げに従事し、Run3において実データを高効率で取得することに成功した。また、本研究分担者の田窪がCERN研究所に滞在して、飛跡検出器のうちピクセル検出器の立ち上げ・運転に従事し、Run3で取得されたデータをすぐさま検証した。以上のように、改良したミューオントリガー、高効率の飛跡検出でRun3運転を正常に立ち上げてデータ取得、と当初の計画どおりの成果を上げることができた。また、飛跡情報からD*粒子崩壊を再構成するオフラインでのデータ解析手法については、まずは比較的高い運動量領域における再構成手法を確立することに成功した。データ解析サーバ用にMac Studioを購入し、高エネルギー加速器研究機構に設置した。研究結果について、国際会議２件、日本物理学会１件、研究会１件（招待講演）にて、講演を行った。

在新设计的实验中，使用质子蛋白质散射反应的B-膜进行测试铃不平等，测量效率很重要。为了进行更强大的验证，将需要新的开发项目来改善MUON颗粒测量和D*粒子衰减测量，直至在ATLAS实验中无法执行的低侧向动量区域。今年，我们首先成功改善了硬件触发器，这限制了MUON测量的效率。开发了具有降低的侧向动量阈值的触发逻辑作为FPGA电路上的对应表，并引入了实际机器。数据是在今年开始的第三次LHC（RUN3）操作中成功获取的。推出了一个新的硬件触发器，这项研究的合作者Tsujikawa被送往CERN研究所进行调试和运营。 D*颗粒是使用内部轨道检测器的轨道信息测量的。这项研究主任长野（Nagano）前往CERN Institute，致力于推出轨道探测器触发器，并成功地以高效率获得了Run3中的实际数据。此外，该研究的研究人员Takubo留在CERN Institute，从事轨道探测器之间的像素探测器的发射和操作，并立即验证了使用Run3获得的数据。如上所述，改进的MUON触发器和高效的轨道检测可以成功启动Run3操作并获得数据，从而导致最初计划的结果。此外，对于从轨道信息重建d*粒子衰减的离线数据分析方法，我们首先在相对较高的动量区域中成功建立了一种重建方法。我为数据分析服务器购买了Mac Studio，并将其安装在高能加速器研究所。该研究的结果是在两个国际会议，一个日本物理学会和一个研究小组（邀请讲座）上给出的。