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

e eNew Physics

間接的 New Physics 探索

Belle 実験：世界最高統計のタウ事象からの New PhysicsTeV の世界を GeV の世界から観測

直接的 New Physics 探索

LHC 実験：世界最高エネルギー (s=14TeV) での New PhysicsTeV 世界を直接観測

？？

相補的 New Physics

p p

2007.3.1

Swiss Alps

Airport

Geneva

Lac Leman

CERN

LHC 実験

LHC 加速器1232 本（ 1 本の長さ 14.2m ）のdipole magnet の納入完了P = 0.3BB=8.4 テスラ

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

２か所の汎用検出器ATLAS v.s. CMS

University of Tokyo, 25-Jan-2007, P. Jenni (CERN)

5

25 ns

Event rate in ATLAS :

N = L x (pp) 109 interactions/s

Mostly soft ( low pT ) events

Interesting hard (high-pT ) events are rare

very powerful detectors needed

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

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.

• Inelastic proton-proton reactions: 109 / s

• bb pairs 5 106 / s • tt pairs 8 / s

• W e 150 / s• Z e e 15 / s

• Higgs (150 GeV) 0.2 / s• Gluino, Squarks (1 TeV) 0.03 / s

Rates for L = 1034 cm-2 s-1: (LHC)

LHC は、 any particle factory 実験

Discovery Potential

ATLAS + CMSpreliminary

1

10

10-1

Needed Ldt (fb-1)per experiment

mH (GeV)HHZZHWWHbbH

Discovery Potential

MSUSY mET + PT

CMS+ATLAS

Luminosity/experiment(fb-1)10-1 1 10 102

M(TeV)

L=1fb-1:g ~ 1.6 TeV (2TeV for 95%CL limit)

~ 250GeVその後、 g ~ 3TeV までの発見能力

~~

O(TeV) SUSY GUT Dark Matter

~

LHC 加速器スケジュール

• March 2007Last 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

University of Tokyo, 25-Jan-2007, P. Jenni (CERN)

10

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 UI, Valencia, UBC Vancouver,

Victoria, Washington, Weizmann Rehovot, FH Wiener Neustadt, Wisconsin, Wuppertal, Yale, Yerevan

～ 100m

ATLAS 検出器

7TeV 陽子

7TeV 陽子

磁場 : 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

総重量 : 7000 トン直径 : 22 メートル長さ : 43 メートル

ATLAS 検出器

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ATLAS 日本グループ

ソフトウェアー講習会CERN 夏の学校

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