CDF実験におけるトップクォーク質量の精密測定と対共鳴生成の探索

顶夸克质量的精确测量并在 CDF 实验中寻找配对共振的产生

基本信息

批准号：
18740128
负责人：
丸山和純
金额：
$ 2.24万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

米国シカゴ郊外フェルミ研究所内で行われている陽子反陽子衝突型実験であるCDF実験に参加し、トップクォーク質量の精密測定を行った。トップクォークの質量を精度良く測定することで、間接的に未発見の標準ビッグス粒子の質量を予言できるため、非常に意義がある測定である。特に、本研究の2年間で、テバトロンを使った実験の平均として、1995年までのデータを使用した結果(2004年まで正式な最良値)を約3分の1に減らすことに成功し、驚異的な成功を収めた。(CDF実験はこの平均値に半分以上の寄与をしており、決定的な仕事をしている)また、この結果を用いることで、標準模型のヒッグス粒子が存在する場合、約160GeVよりも小さいという予言を95%の信頼度ですることができる。言うまでもなく、これからの測定、実験に深刻なインパクトを与える結果である。また、本研究では、Zボソンがボトムクォーク対に崩壊するような事象を用いて、ボトムクォークのエネルギー較正を行うことにも成功した。トップクォークは標準模型内ではほぼ100%ボトムクォークとWボソンに崩壊するので、このエネルギー較正は質量測定には非常に重要である。シミュレーションのみで確認されていたこのエネルギー較正についてデータを用いて、シミュレーションとの一致性を確認できたことはCDF実験自身の信頼度を上げることにもなった。トップクォークの質量を測定する際には、対生成された全ての運動学を全て再構成する必要があるので、対生成において共鳴状態にあったかどうかを調べる解析を同時に行うことが可能である。本研究ではこの解析も行い、共鳴生成は現在のデータで見える範囲にはないことが示された。

我们参加了在美国芝加哥郊区费米实验室进行的质子与反质子碰撞实验CDF实验，对顶夸克质量进行了精确测量。这是一个非常重要的测量，因为通过精确测量顶夸克的质量，我们可以间接预测未被发现的标准比格斯粒子的质量。特别是，在这项研究的两年中，我们使用截至 1995 年的数据（截至 2004 年的官方最佳值）成功地将使用 Tevatron 的实验平均结果减少了约三分之一，取得了巨大的成功。（CDF实验对这个平均值贡献了一半以上，正在做决定性的工作。）另外，通过这个结果，我们可以发现，如果标准模型希格斯粒子存在的话，它会小于大约160 GeV，这样的预测就可以实现。具有 95% 的置信度。不用说，这个结果将对未来的测量和实验产生严重影响。在这项研究中，我们还利用 Z 玻色子衰变成底夸克对的事件成功地校准了底夸克能量。由于标准模型中的顶夸克几乎 100% 衰变为底夸克和 W 玻色子，因此这种能量校准对于质量测量非常重要。事实上，我们能够使用本次能量校准的数据来确认与模拟的一致性，而这些数据只能通过模拟来确认，这也增加了CDF实验本身的可靠性。在测量顶夸克的质量时，需要重建所有产生的对的所有运动学，因此可以同时进行分析以确定其在产生对时是否处于共振状态。本研究中也进行了该分析，结果表明共振产生不在当前数据可见的范围内。