1210■談話室

Summer Student Report
京都大学理学研究科宇宙物理学教室

澤田 涼
ryo@kusastro.kyoto-u.ac.jp
2015 年 11 月 15 日

1

はじめに私は，6 月 29 日から 9 月 4 日までの 10 週間，

Summer Student として CERN で活動しました。
CERN Summer Student Program では，毎年欧州原子3

活動内容 2：My research

3.1

Introduction

今日の高エネルギー物理実験の主な目標は次の二つ。
z 基本相互作用を記述する Standard Model (SM) の精
査

核研究機構 (CERN) に物理学，情報科学などを学ぶ世界各国の学生約 300 人が，CERN での共同研究に参加すること

z SM で説明できない部分を解決する新粒子の探索になります。参加学生はそれぞれ一対一で割り当てられた新粒子がどのようなプロセスから発見されるかは分から

supervisor のもとで各自研究を行いながら，7 月から約 1ないが，leptons と jets の混合物は LHC 実験で粒子の生ヵ月素粒子物理に関連した講義に参加しました。

成・崩壊の過程に必ず含まれる。ゲージボゾンやクオーク，私は，ATLAS 実験の W boson event 解析グループに配属されました。

グルーオンの 終状態に SM processes から leptons やjets が生成される。具体的には，例えば W ボゾンの終状態

私の場合，学部時代に素粒子物理学にあまりなじみがなとして，charged lepton や missing energy や jets が現

く，不慣れな分野でしたが supervisor が初歩の部分かられることは現在の物理から知られている。そしてゲージボ丁寧に指導してくださったために，十分な結果も得られとゾンや jets の終状態は新物理のバックグラウンドとしてても貴重な経験になりました。

大切なだけでなく，top quark や Higgs boson のようなSM 粒子の精査にも重要な役割を担う。ゆえに，W/Z + jets

2

活動内容 1：Lecture Program
Summer Student Program では 7 月はじめから 8 月中旬まで素粒子物理学に関連した講義が開講されていましevent の研究は今日の高エネルギー物理の研究の主目的において必要とされている。
今回の研究では，以下のステップで W 崩壊からのミューた。授業は，標準理論，検出器物理学といったオーソドック

オン+ multi jets events の解析を行った。

スなものから，物理の最先端を見せてくれるもの，CERNA)

での自身の研究に直接役立つモンテカルロ法，ROOT 入門

multi jets の数で 0, 1, 2 jets にセレクションをかけたうえで，データと MC simulation による 𝑊𝑊 + ，𝑏𝑏𝑏𝑏̅ +といった実用的なものまでありました。

𝑐𝑐𝑐𝑐̅ のそれぞれからのミューオンを比較。
（物理量としては，Missing 𝐸𝐸𝑇𝑇 ，Leading Jet 𝑝𝑝𝑇𝑇 を使用）

どれも刺激的で面白い講義ではありましたが，もちろんすべて英語で行われるため，アドバンストなテーマを扱っB)シ グ ナ ル と バ ッ ク グ ラ ン ド の Monte Carlo

た講義（String theory，Beyond Standard Model など) はSimulation を，規格化係数をパラメーターとして実話についていくだけで精いっぱいでした。率直に自分の英験データ（84.6 pb−1 ）にフィットさせた template fit

語力不足を感じたと共に，もっと英語力だけでなく自分のを作成。そして Multi-Jet (MJ) background events

実力を鍛えて改めてこの話を聞ければもっと面白いのだろの量を見積るうなと，後悔半分，次への意欲にもなりました。物理学のトップランナーによる講義を受けさせていただいたこの機会はより一層自分の中で物理の魅力が増した瞬間でもありました。

3.2

Event Selection

Event の制限は以下のようにかけている。
z W Event Selection
𝑊𝑊 → 𝜇𝜇𝜇𝜇: 𝑝𝑝𝑇𝑇,𝜇𝜇 > 25 GeV, |𝜂𝜂𝜇𝜇 | < 2.4, 𝑝𝑝𝑇𝑇,𝜈𝜈 > 25 GeV,𝑚𝑚 𝑇𝑇 > 50 GeV

211
Compare Data &1jet selection において，その 状はとてもなめらかであz Jet Selection
𝑝𝑝𝑇𝑇> 0 GeV, |𝜂𝜂(* for 𝑝𝑝𝑇𝑇

| < 2.5, JVT > 0. 4*るが，2 jets selection で明らかな不連< 50 GeV)

3.3

My Work 1 : Kinetic Comparison of Data, 𝑊𝑊 +and 𝑏𝑏𝑏𝑏̅ + 𝑐𝑐𝑐𝑐̅ in 0,1,2 jets selections
まず 0,1,2 jets でセレクションしたデータ,

𝑊𝑊 + ，𝑏𝑏𝑏𝑏̅ +𝑐𝑐𝑐𝑐̅ のプロットについて比較することで，その状・量からそれぞれのれた 84.6 pb−1をした。データは 2015 年 8 月にらに対するものをに

物理量 Missing 𝐸𝐸𝑇𝑇
せ，on Leading Jet+用した。ここでは[GeV]にでのJVT > 0. 4 がを対としたものであり，このな部分が 30 – 50在する（Fig. 2）。この理は Jet selection

0 < 𝑝𝑝𝑇𝑇 < 50[GeV] の後での接に不があるとみられる。

についてのデータ，𝑊𝑊 + のプロットをを述べる。

Fig 1(a): Data in 0jets.

Fig 2(a): Data in 1jet.

Fig 2(b): 𝑊𝑊 + in 1jet.

Fig 2(c): Data in 2jets.

Fig 2(d): 𝑊𝑊 + in 2jets.

Fig 1(b): 𝑊𝑊 + in 0jets.
Fig 2 : Data（）からの Leading Jet 𝑝𝑝𝑇𝑇 。1+目は 0jet，2）と𝑊𝑊 （目は 1jet，3目は 2jets selection の。

3.4
Fig 1(c): Data in 1jet.

Fig 1(d): 𝑊𝑊+in 1jet.

Template fits in 0, 1, 2 jets
られた Data（84.6 pb−1 ）での template

次に，8 月にを述べる。ここでは，𝑊𝑊 𝑚𝑚 𝑇𝑇 の fit のみfit とそのりる（Fig.3）。0 jet での multi-jet の Scale Factor は0.69 であった。しかし，1jet でははエネルギーへのテルし大きくなり，2jet ではかなり大きくなる。また 2jet

では multi-jet に数のスパクが見られることから，的に十分量でないことがわかる。
Fig 1(e): data in 2jets.

Fig 1(f): 𝑊𝑊 + in 2jets.

Fig. 1: Data() およ

目は 0jet，2目は 1jet，3𝑊𝑊+( )の missing 𝐸𝐸𝑇𝑇 。1目は 2jets selection の。

4

活
私は，CERN がCompare Data &+on Missing:

たFig. 1 からわかるように，同じ jets selection において，田と同室で 2 か月は同じ状をしているため，のンルー

MC simulation がデータの現に成しているとた。

ッ0jet plots に比べて， 1jet , 2jets はデータも𝑊𝑊 + も共にしがった

N-bodyになり

動量ス

クトルがマースにまたおしとして日本国をしました。

が missing 𝐸𝐸𝑇𝑇 の現くしている。

らしました。このく，またシることはューデントがお互いのとして，高い𝑝𝑝𝑇𝑇 での hadronic activity

ステルに日本からステルはレート

レ一つありませんでしステルで共用のため，がるためである。

またもう一つの理をでンはmulti jets では状をしている。ミューオンのストランやオフィスにとてもデータと𝑊𝑊 + プロットの分える。

する

時には各国のまってきました。そのためか理おすそ分けしてもらうこともをるまったりとく，私も理をじて

3

212

を伝え，驚きを伝えられたことはとても刺激的でした。もATLAS Work in Progress

ちろんスイスの街を散策する中や，日常生活での友人との交流の中でも，コミュニケーションツールとして英語が大切であることは感じました。海外にいって英語の必要性を感じたというのはとても当たり前の感想かもしれませんが，自分の好きな物理が英語を通じてよりたくさんの人から学べるという事実は，私に英語の重要さを改めて実感させてくれました。
そしてふたつ目は物理に対するより一層の興味と好奇心です。例えば日本でニュートリノの話を聞くとき，いのFig 3(a): 𝑊𝑊 𝑚𝑚 𝑇𝑇 in 0 jet

一番に耳にするのは「スーパーカミオカンデ」の名前です。
しかし，他国から来た Summer Student と会話した際にATLAS Work in Progress「アイスキューブ」のことを嬉々と語ってくれました。浅はかな感想ではありますが，世界ではまだまだ自分の知らない分野や知らないアプローチで研究されている方がたくさんいて，自分の視野をもっと広げてもっと貪欲に学びたいと思いました。そして，物理の研究は国境を越えて行われて当然とは思いますが，自分の見てきた，学んできた世界から研究できたことを，異なる背景のサイエンティストに胸を張って伝えられるようになりたいと思いました。

Fig 3(b): 𝑊𝑊 𝑚𝑚 𝑇𝑇 in 0 jet

6 ௒ᚋࡇࡢࢧ࣐࣮ࢫࢳ࣮ࣗࢹࣥࢺࣉࣟࢢ࣒ࣛ࡬ᮃࡴࡇ࡜ATLAS Work in Progress

同文字通り世界中から集められた，同世代の若手同士での交流は Summer Student Program の一番の魅力と思います。ここまでで述べてきたとおり，CERN の Summer
Student Program は，異なる背景で学んできた者同士が物理を通じて交流できる絶好の機会でした。今回私は，日本から参加した五人の中でも唯一，素粒子物理になじみのない分野から参加させていただきました。学部生時代に所属していた研究室の指導教員から偶然にもこの話を耳にして，
Fig 3(c): 𝑊𝑊 𝑚𝑚 𝑇𝑇 in 0 jet

自分の大学院からは少し場違いにも感じながら応募したと

Fig 3 : between 0-150 [GeV] での𝑚𝑚 𝑇𝑇,𝑊𝑊 > 50 [GeV] cut

ころ，推薦いただいた次第です。

を行う前の 𝑊𝑊 𝑚𝑚 𝑇𝑇 Template fits。横軸は 𝑚𝑚 𝑇𝑇 。上から順に，0 jet, 1 jet, 2 jets selection の事象。

5 ௒ᚋࡢᢪ㈇今回の Summer Student Program を通じて二つ，自分の中でこれから明確に得られたものがあります。

だからこそ感じたのは，素粒子物理・高エネルギー物理に関わるより広くたくさんの若手に，このプログラムの存在を告知してほしいという思いです。勿論日本からの推薦の上で参加させていただくので，もちろん全くの別分野からまでとは言いませんし，厳正な審査がなされてしかるべきだと思いますが，このプログラムを知り応募するきっかひとつ目に，語学力の重要性を感じました。
実際に CERN

けはもっともっと広く知られてほしいなと感じました。素という場所で講義や研究を通じて最先端の物理の一端を目粒子物理・高エネルギー物理に関わりながらも，応募の段の当たりにし，日本という国に閉じず海外に目を向けると階で想定されていない若手がおそらく日本にはたくさんいこれほどに様々な研究がなされているのかと驚きました。

ると感じます。今回私は，少し異なる分野の人間でありなそして，自分の知っていたつもりの物理について議論を交がら，この話を耳にし推薦いただき，この経験は本当に貴わしたことで，国が違うだけで物理を全然違う目線から勉重なものとなりました。ほんとうにありがとうございまし

強しているひとの存在を知り，同時に自分の見てきた世界た。