大型ハドロンコライダーLHCによるTeV領域の素粒子物理の実験

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08044101
• 研究機関: 高エネルギー物理学研究所
• 研究代表者: 尼子 勝哉 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助教授 (50044772)
• 研究分担者: CHRISTOPHERW C CERN研究所, 上級研究員 ; 井森 正敏 東京大学理学部, 素粒子物理国際研究センター, 助手 (70011690) ; DANIEL D CERN研究所, 上級研究員 ; 真下 哲朗 東京大学理学部, 素粒子物理国際研究センター, 助手 (60181640) ; 中川 裕治 愛媛大学, 理学部・数理科学科, 教授 ; 小林 富雄 東京大学理学部, 素粒子物理国際研究センター, 教授 (50126059) ; JENNI Peter CERN研究所, 上級研究員 ; 川本 辰男 東京大学理学部, 素粒子物理国際研究センター, 助教授 (80153021) ; WILLS Willia コロンビア大学, 教授 ; 真鍋 篤 高エネルギー物理学研究所, データ処理センター, 助手 (90202332) ; TRILLING Geo LBL研究所, 名誉教授 ; 森田 洋平 高エネルギー物理学研究所, データ処理センター, 助手 (00212267) ; WERNER W CERN研究所, 上級研究員 ; 佐々木 節 高エネルギー物理学研究所, データ処理センター, 助手 (50259983) ; MIKENBERG Gi ワイツマン研究所, 教授 ; 寺田 進 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助手 (70172096) ; 浜津 良輔 東京都立大学, 理学部, 助教授 (20087092) ; 福永 力 東京都立大学, 教養部, 助教授 (00189961) ; 佐々木 修 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助手 (30178636) ; 神前 純一 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助手 (60169787) ; 新井 康夫 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助手 (90167990) ; 藤井 啓文 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助教授 (60013439) ; 大須賀 鬨雄 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助教授 (20168925) ; 海野 義信 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助教授 (40151956) ; 岩崎 博行 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 助教授 (40151724) ; 吉田 肇 鳴門教育大学, 第5部, 教授 (10111775) ; 渡瀬 芳行 高エネルギー物理学研究所, データ処理センター, 教授 (70018662) ; 浅井 慎 広島工業大学, 電気工学科, 助教授 (40192926) ; 山本 明 高エネルギー物理学研究所, 低温センター, 教授 (30113418) ; 近藤 敬比古 高エネルギー物理学研究所, 物理研究部, 教授 (30150006) ; 武田 廣 神戸大学, 理学部・物理学科, 教授 (30126114) ; 野崎 光昭 神戸大学, 理学部・物理学科, 教授 (10156193) ; 川越 清以 神戸大学, 理学部・物理学科, 助教授 (40183785) ; 岩田 洋世 広島大学, 理学部・物理学教室, 講師 (20168579) ; 竹下 徹 信州大学, 教養部・物理教室, 助教授 (70154995) ; 田中 覚 福井大学, 工学部・情報工学科, 講師 (60251980) ; 高嶋 隆一 京都教育大学, 教養学部・理学, 講師 (60163200) ; 能町 正治 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (90208299) ; 大杉 節 広島大学, 理学部・物理学教室, 助教授 (30033898) ; 江村 恒夫 東京農工大学, 工学部, 助教授 (40015053) ; BOS Kors オランダ国立NKHEF, 研究所主任研究員 ; MAPELLI Livi CERN研究所, ECP部主任研究員 ; JAEP Sverre CERN研究所, CN部主任研究員
• キーワード: LHC計画 / CERN / 高エネルギー素粒子実験 / アトラス実験装置 / 超伝導ソレノイド / シリコン半導体検出器 / トリガー装置 / オブジェクト指向ソフト技術

研究概要

この国際学術研究では欧州合同原子核研究機構(CERN)の陽子・陽子衝突型加速器LHC計画(1994年基本承認・1996年正式建設決定・2005年完成)の国際協力を推進して、基本素粒子のビッグス粒子などの発見を目指す.そのための実験装置アトラス(総工費約5億円)は1997年より8年をかけて建設され、日本を含む33カ国の研究者の国際共同実験に使われる.各国研究者は装置の部分の建設を担当し、製作した装置を持ち寄って組み立てる.日本が担当する部分は1.前方ミューオントリガー装置、2.シリコン検出器、3.超伝導ソレノイド電磁石、4.計算機ソフトウエア、である.平成8年度は建設のための技術開発と設計が大きく進んだ.
(1)ミューオントリガー装置:トリガーチェンバーをイスラエルと共同で数台製作し高エネ研テストビームで性能を確認した.チェンバーの耐久性研究が進んだ.読出用の特殊集積回路を試作した.トリガー回路の基本設計がほぼ終了した.
(2)シリコン検出器:耐放射線性研究、熱的暴走現象の観測、モジュール組み立て法の決定、熱伝達能力と温度による機械変形研究、実機モジュールの製作とビームテストなど進展が大きい.
(3)超伝導ソレノイド電磁石:概念設計書を平成8年6月に提出し専門家による技術審査を受け了承された.ソレノイドを入れるクライオスタット(米国担当)と細部設計を進める一方、新しいコイル支持具の試作とテストを行った.技術設計書を平成9年4月に提出予定.
(4)計算機ソフトウエア:LHC計画でのデータ処理ソフトの根幹と見込まれる新しいオブジェクト指向技術による測定器シミュレーション・プログラム(GEANT4)を全世界からの数十人の協力で開発している.平成8年度はオブジェクト設計を完成した.C^<++>言語を用いたプロトタイプソフトの実行速度性能が今までの標準ソフトGEANT3の1.6〜3倍速いことが分かった.平成9年度はユーザに第1版システムを提供しこの分野での標準化を推進する.

研究成果

• [文献書誌] K.Amako: "The software development process in worldwide collaboration" Proceedings of International Conference on Advanced Technology and Particle Physics. 印刷中 (1997)
• [文献書誌] S.Gianiet al.: "GEANT4 : Simulation for the next generation of HEP experiments" Proceedings of the International Conference on Computing in High Energy Physics '95. 147 (1996)
• [文献書誌] M.Kawaguti et al.: "3D Graphic Modules for Modeling,Visualization and Analysis" Proceedings of the International Conference on Computing in High Energy Physics '95 Published by World Scinetific Inc.196 (1996)
• [文献書誌] K.Amako: "Distributed Software Development in GEANT4 Project" International LHC Computing Workshop at Padova Italy. 作成中. (1996)
• [文献書誌] S.Terada、H.Iwasaki,T.Kohriki et al.: "Proton irradiation on p-bilk silicon strip detectors using 12 GeV PS at KEK" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 159-165 (1996)
• [文献書誌] T.Ohsugi,Y.Iwata,H.Ohyama et al.: "Micro-discharge noise and radiation damage of silicon microstrip sensors" Nuclear Intruments & Methods in Physics Research. A383. 166-173 (1996)
• [文献書誌] H.F.-W.Sadrozinski et al.: "Monitoring the performance of silicon detectors with binary readout in the ATLAS beam test" Nuclear Instruments & Methods Physics Research. A383. 245-251 (1996)
• [文献書誌] Hideki Shirasu,Yasuo Arai,Masahiro Ikeno,Toshimitsu Murata: "A VME 32-CHANNEL PIPELINE TDC MODULE WITH TMC LSIS" IEEE Trans.Nucl.Sci.43. 1799-1803 (1996)
• [文献書誌] Y.Arai and J.Christiansen: "Requirements and Specifications of the TDC for the ATLAS Precision Muon Tracker" ATLAS Internal Note,MUON. draft. 1-36 (1996)
• [文献書誌] T.Kohriki,T.Kondo,H.Iwasaki,S.Terada,Y.Unno,T.Ohsugi: "First Observation of Termnal Runaway in the Radiation Damaged Silcion Detector" IEEE Trans.Nucl.Sci.43. 1200-1202 (1996)
• [文献書誌] Y.Unno,M.Takahata,H.Maeohmichi et al.: "Beam Tests of a Double Sided Silicon Strip Detector with Fast Binary Readout Electronics before and After Proton Irradiation" Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 211-222 (1996)
• [文献書誌] A.Yamamoto et al.: "Conceptual design report of ATLAS superconducting solenoid" ATLAS-Internal-Note、TECH. 020. 1-76 (1996)
• [文献書誌] Y.Unno,Y.Iwata,T.Ohsugi,S.Terada,H.Iwasaki,Y.Yamada: "NEW LASER TEST STAND FOR SIMULATING CHARGED PARTICLE TRACKS." Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. A383. 238-244 (1996)
• [文献書誌] Y.Unno,T.Kohriki,T.Kondoet al.,: "CHARACTERIZATION OF AN IRERADIATED DOUBLE SIDED SILICON STRIP DETECTOR WITH FAST BINARY READOUT ELECTRONICS" IEEE Trans.Nucl.Sci.43. 1175-1179 (1996)
• [文献書誌] Y.Nagasaka,M.Nomachi,O.Sasaki,M.Tairadate: "PERFORMANCE ANALYSIS OF A SWITCH TYPE EVENT BUILDER WITH GLOBAL TRAFFIC CONTROL SYSTEM." IEEE Trans.Nucl.Sci.43. 99-103 (1996)
• [文献書誌] Y.Nagasaka,M.Nomachi,O.Sasaki,A.Manabe: "STABILITY OF COHERENT DATA TRAFFIC IN A SWITCHING NETWORK." IEEE Trans.Nucl.Sci.43. 85-89 (1996)
• [文献書誌] T.Haruyama,O.Araoka,Y.Doi,K.Kasami,Y.Makida,S.Suzuki,K.: "PRESSURE DROP OF TWO PHASE HELIUM FLOWING IN A LARGE SOLENOIDAL MAGNET COOLING PATH AND A LONG TRANSFER LINE." Cryogenics. (印刷中). (1997)