ＬＨＣでの発見が導く次世代エネルギーフロンティアの発展

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Particles Physics opening up the Tera-scale horizon using LHC
• Project/Area Number: 23104007
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 駒宮 幸男 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80126060)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川越 清以 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40183785)
• Project Period (FY): 2011-07-25 – 2016-03-31
• Keywords: カロリメータ / 電子陽電子リニアコライダー（LC） / シリコンセンサー / MPPC / ヒッグス粒子 / 超対称性

Research Abstract

平成24年7月にはLHCのATLAS及びCMS実験がヒッグス粒子を発見した。また12月には、ILCの技術設計書が完成した。これらを受けて我が国の研究コミュニティーである高エネルギー物理学研究者会議は、ILCを我が国に建設し、ヒッグス粒子の詳細研究に特化した重心系エネルギー250GeVから始めて、段階的に加速器を増強し、トップクォーク、暗黒物質を担う粒子、ヒッグスの自己結合を研究するという計画を発表した。これを踏まえて、本研究課題においてもILCに特化したカロリメータの研究を推進する方針を明らかにした。フランスのエコール・ポリテクニークでILCでの実験に用いる電磁カロリメータの研究を行ってきたこの道のエキスパートであるイギリス人を研究員として雇い、本格的に研究をスタートさせている。ハードウェアでは、シリコン・センサーのテストシステムを組み上げ、センターのILCでの実験に向けた最適化を始めた。即ち、ガードリングのデザインを最適化し、放射線耐性の試験を行い、最終的には量産時の品質管理を目的とした試験設備を構築した。また、ソフトウェアでは、不良ピクセルの効果、ガードリングの大きさ、PCBの厚さ、などの影響を系統的に調べた。多少の不良ピクセルを許容することで、価格は大きく下がる。またシンチレータをMPPCで読み出す安価なカロリメータと高価で細分化されたシリコン・カロリメータを混合して、安価にしたカロリメータを建設する可能性などのシミュレーションを行った。また、電磁カロリメータ研究の国際ワークショップを東京大学で開催し、フランス、ドイツ、ロシアから研究者を招いた。これらシリコンデバイスやMPPCは基礎物理の研究に広く応用されることが期待される。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

有能な外国人博士研究員を雇い、ILC実験での電磁カロリメータの最適化の研究が軌道に乗った。大学院生も参加して、ハードウェア、ソフトウェアシミュレーションを両方用いての研究を行っている。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題の方策は、九州大学、信州大学、ＫＥＫなどの国内の大学との連携はもとより、フランス、ドイツ、米国などの国際的なグループとの連携を深めて、ILCのカロリメータの最適化に関する国際ワークショップを開催することである。同時にデバイスの試験を行い、さらにシリコン・電磁カロリメータだけでなくシンチレータ・ハドロンカロリメータの理解も深め、最適化に向けた研究を続ける。