電子・陽子衝突による新粒子の探索と陽子構造の研究

通过电子/质子碰撞寻找新粒子并研究质子结构

基本信息

批准号：
11206201
负责人：
徳宿克夫
金额：
$ 89.15万
依托单位：
The High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

ドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)に建設した電子・陽子衝突型加速器HERAを用いて、電子陽子間の相互作用を精密に測定し、新粒子の探索と陽子構造を測定することがこの研究の目的である。測定に用いるZEUS実験装置は、我々を含む14カ国の国際共同により建設し改良を加えた。ビームと残留ガスとの反応によるバックグランドが非常に大きくなる問題が生じたが、これに対処するためにビーム衝突点付近の加速器改造を行い、10月から定常運転を始めた。実験条件は格段に良くなり問題点を解決できた。3月には瞬間衝突輝度が3×10^<31>cm^<-2>s^<-1>まで上がり、改造前の2倍以上を達成した。今後さらに改良していく計画である。我々の担当しているシリコン高精度飛跡検出器とトリガーシステムは順調に稼動している。この定常運転で収集した偏極陽電子と陽子の衝突反応を解析して、特に高い運動量移行(Q^2>200GeV^2)での中性流及び荷電流での断面積の測定を進めた。平成12年までに収集した無偏極のデータの解析は順調に進んだ。高い運動量移行(Q^2>200GeV^2)での解析は完了した。これらのデータの中から新粒子の探索を進めた。例を挙げると、レプトンとハドロンの性質をあわせ持った粒子であるレプトクォーク等、標準模型を超える理論で予測される新粒子の探索を、平成6年から12年までのすべてのデータを用いて行った。探索の結果このような粒子は発見されず、質量200GeVから400GeVの広い範囲で結合定数の上限を得た。また、陽子を構成するクォークの大きさを測定した。その半径は0.85×10^<-16>cmより小さいことがわかり、この精度でクォークが構造の無い素粒子であることがわかった。回折反応では、包括断面積、ベクター中間子の生成断面積の測定を進めた。ジェット生成断面積の測定に着手し、量子色力学のモデルとの比較を進めている。

这项研究的目的是以精确测量电子和质子之间的相互作用、寻找新粒子以及利用德国电子同步加速器研究所（DESY）建造的电子-质子碰撞加速器HERA测量质子结构为目的。用于测量的ZEUS实验装置是通过包括我国在内的14个国家之间的国际合作建造和改进的。出现了束流与残余气体反应引起的背景变得非常大的问题，但为了解决这个问题，对束流碰撞点附近的加速器进行了改造，并于10月开始稳定运行。实验条件得到很大改善，问题得到解决。 3月份，瞬时撞击亮度提高到3×10^<31>cm^<-2>s^<-1>，是修改前水平的两倍多。我们计划在未来做出进一步的改进。我们负责的硅高精度轨迹检测器和触发系统运行平稳。通过分析在此稳态操作期间收集的极化正电子和质子之间的碰撞反应，我们继续测量中性电流和带电电流下的横截面积，特别是在高动量转移（Q^2>200GeV^2）下。截至2000年收集的非极化数据的分析进展顺利。高动量传递（Q^2>200GeV^2）的分析已完成。我们继续从这些数据中寻找新的粒子。例如，我们使用1994年至1994年的所有数据来寻找超越标准模型的理论预测的新粒子，例如轻夸克，它是同时具有轻子和强子性质的粒子。搜索的结果是，没有发现这样的粒子，并且在200GeV到400GeV的宽质量范围内获得了耦合常数的上限。他们还测量了构成质子的夸克的大小。发现其半径小于0.85×10^<-16>cm，以这种精度发现夸克是没有结构的基本粒子。在衍射反应中，我们进行了综合截面和矢量介子产生截面的测量。我们已经开始测量射流生成横截面，并将其与量子色动力学模型进行比较。