長寿命粒子トリガーの開発

ATLAS 検出器と事象選別（トリガー）

LHC では 1 秒間に 40,000,000 回と非常に高い頻度で陽子陽子が起きており、高い統計量を生かしてゲージボソン・トップクォーク・ヒッグス粒子の精密測定や超対称性粒子など稀に生成される粒子の探索を行っている。ATLAS 検出器は約 1 億チャンネルで構成されており、全てのデータを記録しようとすると膨大なデータ量 (1秒間に数 PB)となってしまう。一方で、全ての陽子陽子衝突で我々が興味のある事象で起きているわけではない。例えば標準模型の中でも生成断面積が大きい W ボソンの生成事象でも 1 秒間に数 10 事象程度である。そこで、陽子陽子衝突事象の中から興味のある事象のみを選別する事象選別 ("トリガー") を行うことで、記録するデータ量を大幅に減らすことができる。ATLAS 検出器のトリガーシステムはハードウェアを用いて高速にトリガー判定を行う Level 1 trigger ("L1 trigger") とソフトウェアを用いて精密なトリガー判定を行う High-level trigger ("HLT") で構成されている。

京都ATLAS グループの活動

Displaced-Vertex トリガー　

　京都ATLAS グループでは、特に中性の長寿命粒子に特化したトリガーを開発している。中性の長寿命粒子はダークマターの解明や超対称性の検証など様々な議論の中で予言されている。この様な粒子をトリガーで直接検出できれば探索感度を大きく改善できる。中性の粒子は検出器内で飛跡を残さないため、崩壊後の粒子の飛跡のみが検出される。そのため中性のLLPは、衝突点から離れた点(二次崩壊点)から複数の飛跡が突然現れる様な信号を残す。この様な信号はDisplaced-Vertex (DV) と呼ばれ、中性LLPに特有の特徴である。京都ATLAS グループでは機械学習を用いることでこの様な事象を高速で選別し、崩壊点を再構成するアルゴリズムを開発している。