The three-generation structure of fermions and the striking hierarchy of their mass spectra — collectively known as the flavor puzzles — remain among the most profound open questions in particle physics. Tau leptons, as the heaviest known leptons, offer a unique window into these puzzles and potential new interactions preferentially coupled to third-generation fermions.
In this talk, I will present an overview of my group’s research at the CMS experiment pursuing this direction. I will cover indirect new physics searches through a measurement of the Bs → tau tau branching ratio using tt̄ events, achieving a sensitivity competitive with B-factory experiment. I will also present an innovative L1 scouting approach enabled by the HL-LHC track-finder upgrade; by clustering these tracks to reconstruct tau and boosted di-tau candidates in real time at 40 MHz and storing only their limited kinematic information, this approach unlocks full bunch-crossing analyses for the first time.
Finally, if time allows, I will discuss our group’s activities toward FCCee, the next-generation flagship collider experiment just accepted by the CERN Council, covering physics case studies and future silicon detector development.

フェルミオンの三世代構造とその質量スペクトルにみられる顕著な階層性は、「フレーバーパズル」と総称され、素粒子物理学における最も深遠な未解決問題のひとつとして依然として残されています。タウ・レプトンは既知のレプトンの中で最も重く、これらの問題や、第３世代フェルミオンに選択的に結合する可能性のある新たな相互作用を探るうえで、独自の手がかりを提供します。

本セミナーでは、CMS実験において私たちのグループが進めている研究の概要を紹介します。まず、tt̄イベントを用いたB_s -> τ τ分岐比の測定による間接的な新物理探索について取り上げ、その感度がBファクトリー実験に匹敵するレベルに達していることを示します。次に、HL-LHC実験におけるトラックファインダーのアップグレードによって実現される革新的なL1 scouting手法について紹介します。この手法では、40 MHzのリアルタイムでトラックをクラスタリングし、タウおよびブーストされたdi-tau候補を再構成します。さらに、限られた運動学的な情報のみを保存することで、これまで不可能であった全バンチ交差解析をはじめて実現します。最後に、時間が許せば、CERN評議会により採択されたばかりの次世代フラッグシップ加速器実験であるFCC-eeに向けた私たちの取り組みについて、物理のケーススタディや将来のシリコン検出器開発を含めて紹介します。