暗黒物質の有力候補であるWinoやHiggsinoがLSPとなるSUSYシナリオにおいて，荷電ゲージーノは有意な寿命を持つため内部飛跡検出機内で崩壊し消失飛跡と呼ばれる特徴的な短い飛跡を残す．本講演では，重心系エネルギー13TeVのLHC-ATLAS実験におけるRun-2全データを用いたピクセル検出器 4 層で構成される消失飛跡を残す長寿命チャージーノの探索結果について報告する．
消失飛跡を用いた超対称性-暗黒物質探索は、短い飛跡を扱うという点で解析の難易度が高い。ただしデータや検出器の理解が進んだ現在は、解析の工夫によりデータ量を増やさずとも感度が向上することが期待されている。本講演では本解析に特化した新しい飛跡再構成による信号取得効率の向上と詳細な背景事象の理解を踏まえた新しい背景事象の見積もり手法による消失飛跡探索の次世代解析について発表する。
アニーリングマシンは近年急速に発展している技術であり、現在実用化段階にある。組み合わせ最適化問題を非常に高速に解くことが可能で、幅広い分野への応用が期待されている。本講演では、様々なアニーリングマシンを紹介し、その中でもGPUベースのアニーリングマシンを利用して、荷電粒子飛跡の再構成を行う。特に、HL-LHCの厳しい環境下における飛跡再構成性能の評価を行い、その応用可能性について報告する。
トリウム229は原子核としては極低エネルギーな8 eV程度のアイソマー状態を持ち、1000秒程度の長寿命が期待される。レーザー制御することで既存の原子時計の精度を１桁ほど上回る原子”核”時計の実現可能性があるが、エネルギーと寿命の精度はレーザー励起の要請に達していない。我々は核共鳴散乱の手法でアイソマー状態原子核の人工的生成に成功した。今はアイソマー状態からの脱励起光観測と精密測定を目指している。
試料を破壊せずに、物質内部の元素を分析する手法は、考古物など貴重な試料を扱う分野において有用である。近年、宇宙観測用に位置分解能が優れたCdTeイメージング検出器が実用化された。我々は、CdTe検出器と負ミュオンビームによる元素分析を組み合わせることで、J-PARCにおいて、ボール試料へのミュオン特性X線による非破壊三次元元素イメージングを成功した。本講演ではこれまでの成果を議論する。
宇宙マイクロ波背景放射（CMB）に現れる特徴的な偏光パターンはインフレーションの直接的証拠となる。Simons Observatory実験は2種計4台の望遠鏡を用いて2023年からチリ、アタカマ高地において世界最高精度でのCMB偏光観測を予定している。本講演では実際に観測で用いられる較正システムの開発状況を報告する。
2022年開始予定のATLAS実験Run3に向けて、初段ミューオントリガーでは背景事象をより削減するために、エンドキャップ部の磁場領域よりも内側に新たに導入する検出器の情報を用いてトリガーシステムを刷新する。本講演では、複数のミューオン検出器の情報を統合し補完的に用いることで、各領域・運動量ごとに最適なトリガーロジックを開発し、初段ハードウェアトリガーに実装した場合の性能評価について報告する。
本研究ではTGC検出器のエレクトロニクスの刷新を通して、固定位相でのクロック分配、遠隔でのクロック位相調整及び位相測定、不揮発性メモリを利用した自律型ステートマシーンの開発を行い、これらの機能が ATLAS実験などの高エネルギー物理学実験のみに留まらず、 様々な大規模エレクトロニクスシステムにおいて非常に有用な技術であることを立証した。
ニュートリノ事象による中性子の遅延信号を効率的に捉えるために、SK検出器内にガドリニウムを溶解させたSK-Gd実験が稼働中である。中性子信号のエネルギーが高くなり検出効率も大幅に向上するが、その反面にミューオン崩壊電子と一部混入が発生する。そのため中性子と崩壊電子を効率よく識別し、混入を抑える必要がある。本講演では、時間とエネルギーを用いた識別方法で宇宙線ミューオン事象に対する混入率の確認を行う。
2020年、スーパーカミオカンデの純水にガドリニウムを加えたスーパーカミオカンデ-ガドリニウム(SK-Gd)実験が開始された。中性子の検出効率が向上し、高感度での超新星背景ニュートリノ探索を行う。本研究では、宇宙線ミューオンが水中で核破砕によって生成した中性子のGdの捕獲事象を用いた測定器の新たな校正手法を検討している。特に水槽内全域でのエネルギー再構成の改善を目指しており、その現状を報告する。
スーパーカミオカンデでは水中の微弱な光を検出するために光電子増倍管が取り付けられている。現在、ニュートリノ事象による中性子を効率よく捉えるため、ガドリニウムを純水中に溶解したSK-Gd実験が開始している。中性子信号の再構成には光電子増倍管の時間・電荷情報を用いるため、ノイズの量が検出精度に大きく影響する。本講演では、光電子増倍管ノイズの評価に加え、解析的なノイズ除去手法の開発結果を報告する。
LHC-ATLAS実験初段ミューオントリガーのRun3に向けた統合試運転の現状を発表する。検出器の信号を模した試験電荷を入力する全読み出し系の試験、デジタル回路に飛跡パターンを入力するトリガー回路系の試験、チャンネルのノイズ特性調査が包括的に遂行中だ。さらにこれらの機構を、誰でも使えるツールとして整備し、システムの診断装置としてRun3開始後のインフラとして活用予定で、試験項目の最適化も進む。
高輝度LHC-ATLAS実験においてミューオントリガーエレクトロニクスはすべて刷新される。後段回路では大規模FPGAによりオンライン演算や読み出しがなされ、その制御系高度化のためZynq MPSoCを導入する。MPSoCのOSとしてCentOS 7を採用し、組み込みシステムとしての開発の技術基盤を確立した。現在は機能実装および実機を用いたデモンストレーションが進行中で、本講演で最新結果を発表する。
高輝度LHC-ATLAS実験の初段ミューオントリガーでは，磁場外部検出器 (TGC) で再構成されたミューオン飛跡について，磁場内部の検出器との検出位置の差についての2次元の対応からコインシデンスをとることで，横運動量を判定し，TGC単体よりも横運動量判定精度を高めることが可能である．本講演では，開発した磁場内部検出器とのコインシデンスアルゴリズムの概要とトリガー判定精度の評価について報告する．
ハイパーカミオカンデ(HK)はニュートリノのCP対称性や大統一理論の究明など、宇宙の成立の謎の解明を目指す。HKはタンク内の26万トンの超純水とタンク内面に設置される20,000本以上のPMTによって検出器中(水中)で起きる素粒子反応を観測する。現在PMT信号を読み出す電子回路を開発中であり、本講演では、PMT信号の特長と、これを読み出すフロントエンドエレクトロニクスの開発状況について発表する。
超新星背景ニュートリノの探索感度向上を目指し、2020年7月にスーパーカミオカンデ(SK)に硫酸ガドリニウムを導入した。一方、硫酸ガドリニウム導入後も太陽ニュートリノの観測も継続している。その為、太陽ニュートリノに対する検出器応答におけるエネルギースケールの変化について、主に宇宙線負のミューオン捕獲による窒素16の崩壊事象を用いて硫酸ガドリニウム導入前のデータと比較しながら確認した。
SKにおける数百MeV以上のニュートリノの事象再構成では、反応で生じたハドロンの検出が難しくハドロンが運動量を持ち去ることで再構成精度が下がっていた。SKにガドリニウムを導入したSK-Gd実験では、中性子の検出効率の向上に加えて中性子捕獲位置の再構成精度も改善するため、中性子検出で得られる情報から中性子の運動量を推定し、もとのニュートリノのエネルギー・到来方向をより良く再構成する手法を開発した。
T2K実験はニュートリノにおけるCP対称性の破れを検証する実験である．2022年度には新型検出器SuperFGDの導入が予定されている．SuperFGDは約200万個のシンチレータキューブを3次元的に並べた検出器であり出力チャンネルも5万6千以上となっている．検出器の正確な理解はニュートリノ反応断面積等の解析に欠かせない．今回は宇宙線等を用いた校正手法の開発についての現状と課題について発表する．
ニュートリノ振動の精密測定によりレプトンのCP対称性の破れを調べるT2K実験では、ニュートリノビームのフラックスを精度良く推定する必要があり、そのためには電磁ホーンの冷却水とニュートリノの親粒子のπ中間子との二次的反応の影響を考慮する必要がある。本研究ではモックアップ試験により電磁ホーン内の冷却水分布をモデル化し、シミュレーションに取り入れることで、フラックスに対する系統的不定性を評価する。
Our goal is distinguishing quark-initiated from the gluon-initiated jet with new neural network models such MLP, CNN, and PointWise model.
GRAMS実験では気球搭載型の液体アルゴンTPC(LArTPC)を用いて宇宙反粒子探索を行う。LArTPCによる実験を気球上で行うためには様々な技術的開発課題がある。例えば、気圧変化や高純度の維持を考慮した液体アルゴン用真空容器や安定な電圧印可システムの構築に加えて、反粒子観測のための検出器統合システムの最適化等である。本講演では気球実験のための開発状況や検出器性能評価の結果について報告する。
GRAMS実験は液体アルゴンTPCを用いた次世代気球・衛星実験であり宇宙反粒子による暗黒物質探索とMeV γ線の観測を主眼に置いている。特に入射荷電粒子の識別には飛跡のdE/dX分布情報と反粒子がAr原子核に捕獲された後に放出される複数のハドロン情報を用いる。本講演では早稲田テストスタンドにおける宇宙線μ粒子捕獲事象測定や加速器ビームを用いた反粒子観測の可能性に関する検討結果を報告する。
ガスTPCは暗黒物質直接探索やコライダー実験などで用いられているが、その位置検出精度は電子ドリフト時の拡散によって制限されていた。近年、陰イオンがドリフトすることによって低拡散のガス(陰イオンガス)が注目され、微細読み出しと組み合わせることでより精密な位置検出が可能であると見込まれている。本公演では、それを実現すべく開発中の微細ピクセル構造の読み出しを持ったガスTPCについて報告する。
NEWAGEは方向に感度を持った暗黒物質探索実験である。現在神岡坑内で長期測定中であるが、感度向上のため更なる大型検出器も開発中である。極低背景事象下でなお存在する検出器外部要因の背景事象削減には大型シールドを要すほか、内部要因の背景事象も無視できず、対策の必要がある。本発表では神岡での大型検出器本測定に向けた背景事象削減の研究を報告する。
LGADは高い時間分解能を持つ半導体シリコン飛跡検出器であり、将来の高エネルギー・高輝度化が進む加速器実験の内部飛跡検出器の候補となる。我々は従来のLGAD検出器の高い時間分解能に加えて高い空間分解能も併せ持つ新型のAC-LGAD飛跡検出器について研究開発を行っている。本講演では実際に試作したセンサーの性能評価、放射線耐性の結果やそれを受けて改良したもののシミュレーションなどについて報告する。
KEKに建設される電子ビームラインAR-TBに用いるテレスコープ開発のためELPHの820MeV陽電子ビームを用いてSOIピクセル検出器のトラッカー性能試験を行った。センサー内の電荷の広がりやクラスターサイズ、それらのセンターバイアス・ビーム運動量依存性を評価し位置分解能への影響を分析する。その情報をもとにしたシミュレーションで最適なセンサー厚を決定しAR-TBでのテレスコープ性能予測を行う。
LHC-Run3では、新規導入したトリガーの本格運用を始める。トリガー読み出しシステムでは、信号の復調の際に信号対雑音比を最大にす ることを目的とした Optimal filter を用いて、横エネルギーとタイミングの再構成を行う。 このためのフィルタリング係数は予め決定する必要があるため、その最適化手法と決定した係数の性能を評価し、Run3 における新トリガー 運用の展望を議論する。
ATLAS 実験のPhase-I アップグレードにおいて、液体アルゴンカロリメータではトリガー用読み出しシステムを更新する。本講演は新しい読み出しシステムのタイミングアライメント、実ビームを使ったパイロットランのデータ分析、新しく設置されたオンディテクタおよびオフディテクタのエレクトロニクスのキャリブレーションなどの新しいデジタルトリガー読み出しシステムの試運転作業を紹介します。
J-PARC muon g-2/EDM実験では低速ミューオンを生成した後、SOAレンズと呼ばれる静電加速収束器を用いて、低速ミューオンをRFQまで加速しながら輸送する。この際に、輸送効率を最大化し、RFQアクセプタンスとマッチングをとるようにSOAレンズを設計する必要がある。本公演ではSOA内を通過する粒子のシミュレーションをGeant4を用いて行い、最適化したレンズの条件について発表する。
J-PARCにおいてミュー粒子の異常磁気モーメント(g-2)と電気双極子モーメント(EDM)を同時に精密測定するための実験(E34)を準備中である。E34実験では、ビームを蓄積するために「3次元らせん入射」という手法を用いる。これは世界初の試みであるためKEKに電子ビームを用いたテストベンチを構築し実証実験を行なっている。本講演では、実証実験における蓄積されたビームの検出について議論する。
