ATLAS検出器におけるπ０粒子を用いたモンテカルロデータと実験データの比較

高橋 優介

ＣＥＲＮの概要
研究所：
CERNの名称は、前身組織仏名(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)の略称を継続。現英語名称はEuropean Organization for Nuclear Researchで、素粒子の基本法則や現象を加速器を用いて探究する研究所。
ジュネーブ郊外のスイスとフランスの国境にまたがる。
CERN※WWW は1990年にCERNで発明された。

運営：
加盟国(20カ国)：
ドイツ, イギリス, フランス, イタリア, スペイン,オランダ, スイス, ベルギー,ノルウェー,スウェーデン, ポーランド, オーストリア,ギリシャ, デンマーク, フィンランド, ポルトガル,
チェコ, ハンガリー, スロヴァキア, ブルガリア
オブザーバー：
日本、米国、ロシア、イスラエル、インド、トルコ、EU、 UNESCO

加盟国

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ＣＥＲＮの沿革
1954年： 欧州１２カ国の国際的研究機関として設立
1959年： 28 GeVの陽子シンクロトロン(PS)完成
1971年： 陽子･陽子コライダー(ISR)の完成
1976年： 450 GeV大型陽子加速器(SPS)の完成
1983年： 陽子･反陽子コライダーでWとZ粒子を発見
1989年： 50+50 GeV電子・陽電子コライダー(LEP)の完成
1994年： 陽子･陽子コライダー（LHC)の建設を決定
2000年： LEP2加速器の運転を終了
2008年： LHC建設が完成し450 GeVビーム周回に成功

CERN

ジュネーブ市2009年： LHCが世界最高の衝突エネルギー
2.36 TeVを達成
2010年： LHC実験を開始
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Large Hadron Collider (LHC) 計 画
目的・ﾋｯｸﾞｽ粒子や超対称性粒子などの新粒子を発見、物質の究極の内部構造を探索｡

LHC加速器・7 TeVの陽子・陽子衝突。
・周長27 kmの地下トンネル内に設置される。
・8.33 Tの超伝導双極磁石1,232台などからなる。
・総建設費は約5000億円、建設期間は14年。
実験装置
・国際共同実験：
主にATLAS と CMS（ヒッグス・超対称性粒子などの探索）、LHCb （B物理）、ALICE（重イオン衝突物理）の４つ。
小実験としてTOTEM, LHCfがある。

円形の赤線の地下約100メートルに周長27kmのLHC加速器
ﾄﾝﾈﾙがある。４つの実験装置の場所が黄色丸で示してある。

CERN Control Center

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ATLAS・ 陽子・陽子衝突現象を測定し、ヒッグス粒子などを測定する。
・ 高さ：２５ｍ、全長：４４ｍ、重量：７０００トン
・ 37ヵ国から約2900人の研究者（うち学生が約1000人）が参加している（2009年現在）。
・ 各国は担当する検出器を担当国で製作し、CERNへ持込み据付・組立を行い測定器として一体化した。
日本による建設担当部分
ミューオントリガー検出器

超伝導ソレノイド

シリコン半導体飛跡検出器（建設費約２８億円）

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研究目的
• 900GeV（無加速）のビームデータとモンテ・カ
ルロデータを比較し、モンテ・カルロデータとの整合性を確かめる。

• 評価対象-π 0の質量分布-π 0のPt分布-π 0のη 分布

シミュレーションの流れ①

１．Generation (pythia)
イベントを生成する。
陽子・陽子衝突実験
重心系エネルギー 900 GeV
２．Atlfast
Generationで、生成されたイベントが、ＡＴＬＡＳの中で、どのように検出されるかの情報を与える②

Athena③

３．AOD -> Analysis
ＡＯＤから、必要な情報のみを取り出し、Ntupleに詰めて解析を行う。

今回はAthenaを使用できなかったが、塙くんの協力により、③のNtupleまで出来上がった状態から解析を行った。

0π の再構成方法• π0 のdecay mode
π0→2γ (98.798±0.032%)
π0→e+e-γ (1.198±0.032%)
1. EM-Cal で二つ以上のクラスターが存在することを要求。
2. 1のクラスターがH-Cal への浸み出しがないことを要求。
(Hadronic decay のEvent を排除)
3. 1，2のクラスターに対応するTrac が存在しないことを要求。
(荷電粒子を含むEventの排除)
今回はEM-Calに対応するH-CalとTracer の情報が無いため、1 のみで再構成を試みた。

Reconstructed massmπ = 134.9766 ± 0.0006 MeV (PDG)
Mean = 123.57 ± 0.62 MeV
Sigma = 34.12 ± 1.19 MeV|

DataとMCの双方でmπ が低い
低エネルギー領域でズレが大きいPt-distribution|

MCが全体的に高エネルギー方向にシフトしている。

バレル部 |η|<1.475
前方部 1.375<|η|<3.2

η-distribution
EM-Cal のバレル部と前方部の継目||η|の高いところで一致しないまとめ• ATLAS検出器で測定された900GeVのデータを用いてπ0粒子の再構成を行い、モンテ・カルロデータとの比較を行った- mππ0の質量が低く見積もられている。
低エネルギー領域でMCとDataが一致しない。
- Pt
MCが全体的に高エネルギー方向にシフトしている。
-η|η|の高いところで一致しない課題• EM-Calに対応するH-CalとTracer の情報を加えて再評価を行い、各分布のズレの原因を調査する。
• MCと比較を行いpp→hXの生成断面積を評価する。

最後の晩餐

永井康一さん
本当にありがとうございました。

関連するウエブページや参考文献
・

CERNの概要」

http://atlas.kek.jp/public/IntroductionOfCERN.pdf

・

CERN

http://cern.ch・

アトラス日本グループ（研究者用）

http://atlas.kek.jp/research・

アトラス実験

http://atlas.ch・高エネルギーニュース 2010年1,2,3月号「LHC実験始動」

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  ln

ビーム軸p  pz
  ln tanq / 2p  pzyq・zx14

おまけ• CERN department 見学- Semiconductor factory- Assembly & Repair factory- Radiation Secure- Calibration sentor- CERN Control Center• ATLAS 見学• ALICE 見学

Semiconductor factory

ATLAS の Read out
も俺が作ったんだぜ！
一枚いかがかな？

Assembly & Repair factory• 実装は主にハンダ付けで行われる。
• チップは外注して、実装が主な仕事

仕事の忙しさに波があって、今は暇で見せるものがないよ。
HAHAHAHA!

Radiation Secure

今までに被曝事故は起こさせていないわ！

丁寧にレクチャーをしてくれる所長と熱心に聴く黒川さん

Calibration sentor
放射線源；
中性子線、γ線、β線が出てくる。

Dose metor

人体に見立てた吸収体

僕の仕事は皆が使う線量計の校正さ。
ちゃんと期限までに持ってきてね。

CERN Control Center

ATLAS Control Room

美しきモンブラン（!?）