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ATLAS実験での素粒子物理新展開 戸本 誠 名古屋大学 高エネルギー物理学研究室 「タウ レプトン物理の新展開」での位置づけ ？？ 間接的New Physics探索 直接的New Physics探索 Belle実験： LHC実験： 世界最高統計のタウ事象からのNew Physics 世界最高エネルギー(s=14TeV)でのNew Physics TeVの世界をGeVの世界から観測 TeV世界を直接観測 New Physics t e e t t 相補的 p New Physics p LHC実験 Swiss Alps Lac Leman Geneva Airport CERN 2007.3.1 LHC加速器 1232本（1本の長さ14.2m）の dipole magnetの納入完了 P = 0.3Br B=8.4テスラ ２か所の汎用検出器 ATLAS v.s. CMS 地下100mにある周長27kmリング 7TeVに加速した陽子を衝突 4つの実験からなる 2007年秋から実験開始！ 27kmリング 山手線34.5km 名古屋市地下鉄名城線～27km 陽子・陽子衝突型加速器 ビームエネルギー：7 TeV、s=14TeV ビーム輝度：1034cm-2s-1 バンチ数：2835 バンチあたりの陽子数：1011個 Event rate in ATLAS : N = L x (pp) 109 interactions/s Mostly soft ( low pT ) events Interesting hard (high-pT ) events are rare University of Tokyo, 25-Jan-2007, P. Jenni (CERN) very powerful5 detectors needed LHC実験での物理 • ヒッグス粒子 • 超標準模型 • 精密測定 • W/Zボゾン、トップクォーク • B-physics、QCD、etc. Rates for L = 1034 cm-2 s-1: (LHC) • Inelastic proton-proton reactions: 109 / s • bb pairs • tt pairs 5 106 / s 8 /s • W en • Z ee 150 / s 15 / s • Higgs (150 GeV) • Gluino, Squarks (1 TeV) 0.2 / s 0.03 / s LHCは、any particle factory実験 Discovery Potential Needed Ldt (fb-1) per experiment 10 1 10-1 ATLAS + CMS preliminary mH (GeV) Hgg HZZ HWW Hbb Htt Discovery Potential M(TeV) O(TeV) SUSY GUT Dark Matter CMS+ATLAS MSUSY mET + SPT 10-1 1 10 102 Luminosity/experiment(fb-1) L=1fb-1: ~ g ~ 1.6 TeV (2TeV for 95%CL limit) ~ c10 ~ 250GeV その後、g~ ~ 3TeVまでの発見能力 LHC加速器スケジュール • March 2007 Last magnet installed • August 2007 LHC machine closed • November 2007 Commissioning run (s=900GeV) • June 2008 Physics run (s=14TeV) • End of 2008 Ldt = 2-4 fb-1 • End of 2009 Ldt = O(10) fb-1 • 2010 and after Design Luminosity=1034cm-2s-1 ATLAS Collaboration (As of the October 2006) 35 Countries 164 Institutions 1800 Scientific Authors total (1470 with a PhD, for M&O share) Albany, Alberta, NIKHEF Amsterdam, Ankara, LAPP Annecy, Argonne NL, Arizona, UT Arlington, Athens, NTU Athens, Baku, IFAE Barcelona, Belgrade, Bergen, Berkeley LBL and UC, HU Berlin, Bern, Birmingham, Bologna, Bonn, Boston, Brandeis, Bratislava/SAS Kosice, Brookhaven NL, Buenos Aires, Bucharest, Cambridge, Carleton, Casablanca/Rabat, CERN, Chinese Cluster, Chicago, Clermont-Ferrand, Columbia, NBI Copenhagen, Cosenza, AGH UST Cracow, IFJ PAN Cracow, DESY, Dortmund, TU Dresden, JINR Dubna, Duke, Frascati, Freiburg, Geneva, Genoa, Giessen, Glasgow, LPSC Grenoble, Technion Haifa, Hampton, Harvard, Heidelberg, Hiroshima, Hiroshima IT, Indiana, Innsbruck, Iowa SU, Irvine UC, Istanbul Bogazici, KEK, Kobe, Kyoto, Kyoto UE, Lancaster, UN La Plata, Lecce, Lisbon LIP, Liverpool, Ljubljana, QMW London, RHBNC London, UC London, Lund, UA Madrid, Mainz, Manchester, Mannheim, CPPM Marseille, Massachusetts, MIT, Melbourne, Michigan, Michigan SU, Milano, Minsk NAS, Minsk NCPHEP, Montreal, McGill Montreal, FIAN Moscow, ITEP Moscow, MEPhI Moscow, MSU Moscow, Munich LMU, MPI Munich, Nagasaki IAS, Nagoya, Naples, New Mexico, New York, Nijmegen, BINP Novosibirsk, Ohio SU, Okayama, Oklahoma, Oklahoma SU, Oregon, LAL Orsay, Osaka, Oslo, Oxford, Paris VI and VII, Pavia, Pennsylvania, Pisa, Pittsburgh, CAS Prague, CU Prague, TU Prague, IHEP Protvino, Regina, Ritsumeikan, UFRJ Rio de Janeiro, Rome I, Rome II, Rome III, Rutherford Appleton Laboratory, DAPNIA Saclay, Santa Cruz UC, Sheffield, Shinshu, Siegen, Simon Fraser Burnaby, SLAC, Southern Methodist Dallas, NPI Petersburg, Stockholm, KTH Stockholm, Stony Brook, Sydney, AS Taipei, Tbilisi, Tel Aviv, Thessaloniki, Tokyo ICEPP, Tokyo MU, Toronto, TRIUMF, Tsukuba, Tufts, Udine, Uppsala, Urbana University of Tokyo, 10 UI, Valencia, UBC Vancouver, Victoria, Washington, 25-Jan-2007, P. Jenni (CERN) Weizmann Rehovot, FH Wiener Neustadt, Wisconsin, Wuppertal, Yale, Yerevan ATLAS検出器 ～100m ATLAS検出器 7TeV 陽子 7TeV 陽子 総重量 : 7000 トン 直径 : 22 メートル 長さ : 43 メートル : 2 テスラ(solenoid) 0.5 テスラ (toroid) 読み出し : 1億6千万チャンネル 磁場 ATLAS建設状況 この1年での進展はすごい！ To be installed soon - トラッカー - エンドキャップ トロイド - エンドキャップ μ 検出器 検出器建設は2007年夏までが勝負！ 名古屋大学ATLASグループ • 歴史 • 4月: ATLAS日本グループ参加 • 10月: ATLAS実験正式参加 μ粒子トリガー検出器 トリガー/DAQグループ • 主なメンバー • スタッフ … 大島隆義、戸本誠 • 研究員 … 杉本拓也（@CERN） • 学生 … 高橋悠太（M1)、奥村恭幸（M1) 現在の主な研究内容 • TGC μ粒子トリガー検出器の開発 • エレクトロニクス検査とインストレーション • 本番実験のトリガー回路系の構築 • トリガー/DAQソフトウェアの開発と冗長化 両エンドキャップとも最初の Wheelインストール完了！ 2006年の活動 • • • • • • • 4月… ATLAS日本グループ参加 7月… CERN夏の学校（奥村、高橋） 10月… ATLAS 全体会議にてTGC検出器の発表（戸本） 10月… ATLASグループ参加 10月… 日米合同学会発表＠Hawaii （杉本） 12月… CKM2006 発表（Rare B Decays at LHC）（戸本） 12月… ATLAS日本グループソフトウェア講習会 CERN夏の学校 ATLAS日本グループ ソフトウェアー講習会 N研 計算機施設を世界へ NagoyaKEK から 世界へ… GRIDシステムの運用を目指す。 Belle実験とATLAS実験での共用利用 Belle研究とATLAS研究の相補的物理解析アプローチ まとめ • ATLAS実験研究の始動 • New Physicsの発見を目標とする • タウ素粒子研究との同一方向性模索 独創的な研究アプローチ 2008年から数年が特に面白い • 2007年秋の開始に向けた検出器建設 • TGC μ粒子検出器建設に貢献 • 既存の計算機施設の拡張、GRIDの導入、物理解析へ • 今後の目標 • 研究員・学生の貢献度が大 • 飛躍に向け、さらに研究員・学生が不可欠 • ATLAS実験へのサポートを増やしていきたい LHC実験での発見予想図