Japanese Highlights

ILC NewsLine 2010年1月28日号

ILC NewsLine 2010年1月28日号　［英文記事］

■世界の各地より

低く狙って高く撃つ
様々な分野の専門家が、共通の問題「エミッタンス」に取り組むために集まった

（Aiming low, shooting high
Experts from different fields get together to tackle a common problem: emittance）

同じ目標を達成するのに全ての人が同じ方法を使うというわけではない。提案中の2つの電子陽電子コライダーである、国際リニアコライダー（ILC）とコンパクト・リニアコライダー（CLIC）について考えてみよう。また、同じ方法を用いても、同じ目標を追及するというわけでもない。1月に、ジュネーブにある、欧州合同原子核研究機構（CERN）で開催された研究集会には、ひとつの共通の問題について議論するために、2つのリニアコライダーや世界の放射光源、Bファクトリーから多くの参加者が集まった。その問題とは、ビームをできるだけ小さく強くする方法、より多くの粒子の衝突をさせる方法、放射光源ユーザーのためにより高輝度の光を発生させる方法など、要するに、どのようにして低エミッタンスリングの設計を行い、運転を行うか、ということである。

英国にあるダイアモンドのような放射光源は、現在、低エミッタンスの世界記録を保持している。画像提供：(c)ダイアモンドライトソース

今回のワークショップは、ダンピングリングに関するILC/CLICワーキンググループがとりまとめを行い、加速器設計、異なる技術、ビーム・ダイナミクス挑戦のような共通の問題を議論するために、放射光源、Bファクトリー、試験設備、ダンピングリングの専門家を集めた最初のもの。単なる興味深い議論にとどまることなく、参加者は、直面していたことを知らなかった問題の解決や、すでに存在するのに知らなかった部品の設計を持ち帰った。「この共同研究グループには、このように、類似の仕事からの成果を活用する大きな可能性があるのです」と、地元主催者であり、CLICダンピングリングの専門家である、Yannis Papaphilippou氏は語る。「研究者グループが低エミッタンスビームを生成するという、共通の目標の下、結びついているのを見れたのは、喜ばしいことです。私たちは、10の新たなタスク・グループからの成果を心待ちにしています」

ビーム中の粒子には反発力が働き、また、磁石の位置設定は完璧にはできないため、粒子ビームは四方八方に拡散するという困った傾向にある。ダンピングリングは、放射光によってエネルギーを放出させることでビームを『冷却』し、エネルギーとサイズの両方に関してビーム中の粒子の特性を揃える働きをするものである。加速器ごとに設計パラメータは異なるが、ビームエミッタンス（これが小さければ、ビーム中の粒子がよく揃っていることになる）の目標値はとても小さく（CLICでは垂直方向で0.8ピコメートル）―ワークショップで紹介されたエミッタンス最小記録は、英国放射光源ダイアモンドとPSIにあるスイスの放射光源の約2-3ピコメートル。オーストラリアの放射光源の加速器関係者は、さらにそれより低いエミッタンスを達成済みであると考えている。

雪中での集合写真撮影に集まったワークショップの参加者ら。

低エミッタンスを達成するのによく使われる方法は、いわゆるウィグラーをビームラインに設置することである。交互の極性をもつ短い偏向磁石を配列することで、荷電粒子の進路を小刻みに動かし、放射光の形でエネルギーを放出させるのである。放射光源は、これにより、実験する試料に向けて非常に強い（または非常に明るい）光のビームを放出する。ダンピングリングでは、ウィグラーを使ってビームを「冷却」し、リニアコライダーの主線形加速器に渡す。ウィグラーは、ただし、えてして扱いが難しいものである。狙った波長の光を発生したり、目標とするダンピング効果を得るために、超伝導磁石にしなければならないことがあるからだ。英国の放射光源ダイアモンドは、ロシアのブトカ研究所が製作した超伝導ウィグラーが使われているが、これはリニアコライダーでのダンピングリングにも適用可能な技術であることが示されている。別種の超伝導線を使った新技術は、現在、CERNで試験されている。また、コーネルのCESR-TAでは、スーパーフェリックウィグラーが超低横エミッタンスへのビーム・ダンプのために使われている。「私たちはこれらのウィグラーの技術的チャレンジについて沢山学びました。この経験はきっと将来、生かされることになるでしょう」と、Papaphilippou氏は語る。（訳注：超伝導磁石ではコイルに超伝導線を使うが、このコイルと鉄芯を併用するものをスーパーフェリック超伝導磁石と呼ぶ）

（加速器科学を通して）光子科学と素粒子物理学という2つの分野がお互いに協力しあう、もう一つの例に、ILCダンピングリングの、「ラティス」、または、磁石設計及び配列がある。SB2009文書で提案されているように、ILCダンピングリングの周長を6.4から3.2キロメートルまで縮小するならば、ILCダンピングリングラティスはこれまでとは非常に異なったものになる。研究者グループはこれに対応するために、もともとはフラスカティにあるイタリア国立核物理学研究所（INFN）のSuperBリングのために設計されたラティスの改良を応用した。CLICの研究者は、CLICのダンピングリングのための新しい配置について検討中である。また、放射光源の分野では、これまで大きな問題でなかったビーム内散乱と呼ばれる効果が要注意であることが指摘されている。幸い、この効果に取り組んできたダンピングリング関係のシミュレーションによって、対処法に関する知見は増大しつつある。

来年、別のタスク・グループに関し、引き続きワークショップを開催する予定だ。組織委員会は、共通の設計上の問題や課題に関して、全ての参加者から（また、参加できなかった人々から）の御意見を歓迎しています。電子メールはyannis@cern.chまで。

［英文記事］

■特集記事

S1グローバル、KEKで順調にスタート

（Successful beginning of S1 global at KEK）

高エネルギー加速器研究機構（KEK）の超伝導RF試験施設（STF）で4台の超伝導加速空洞の接続作業（ストリング組立て）が成功裏に終了した。1月14-22日のあいだ、ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）と米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）の技術スタッフからなる空洞組立チームがKEKを訪れ、STFのクリーンルームで空洞ストリング組立て作業を行った。ILCの実現に向けた重要なシステム試験である、S1グローバルは、素晴らしいスタートをきった。

1月25日にクリーンルームから取り出された4台の空洞。DESY製とFermilab製。（左から）AES004空洞、ACC011空洞、Z108空洞、Z109空洞。（画像：峠暢一氏）

（左から）クリーンルームで微笑む空洞組立チーム：Manuela Schmoekel氏 (DESY)、野口修一氏(KEK)、Marco A Battistoni氏 (Fermilab)、Patrick Schilling氏 (DESY)、Brian E. Smith氏 (Fermilab)、Tug Arkan氏 (Fermilab)、加古永治氏 (KEK)（画像：峠暢一氏）

S1グローバルは、ILCの設計加速勾配である、1メートルにつき31.5メガボルト（MV/m）の平均加速勾配で4台の空洞がそれぞれ収納されたクライオモジュールを2台つなぎ、その運転実証を行うことを目標としている。一台のクライオモジュールには4台の加工された空洞がつなぎ合わされたものが内包される。空洞としては、欧州（DESY）から2台、米州（Fermilabとトーマス・ジェファーソン国立加速器研究所）から2台、アジア（KEK）から4台、と世界中から集められたものが使われる。

「作業はとても順調にすすみました。作業には7、8日かかることを予定していましたが、見積もりよりも早く、5日で終わらせることができました」と、チームリーダーである、FermilabのTug Arkan氏は語った。このチームは、2007年にすでに共同作業を行っていた実績がある。DESYがFermilabに「クライオモジュール・キット」を送った時に、米国初の1.3GHzクライオモジュール（CM1）の組み立て作業を行ったのである。その時、モジュール組立ての全プロセスを通して、DESYの技術スタッフが、Fermilabスタッフを指導したのだ。「気心がよく知れていましたし、どうやって作業するかも分かっていました。その経験は非常に役に立ちましたね」と、Arkan氏は語る。組立て作業を成功に導いたもう一つの重要な要素は「コミュニケーション」であった。

「実作業に向けて、事前に数多くのミーティングを行いました。KEKの作業環境は、FermilabやDESYとは全く違うことが分かっていたからです」と、この組立て作業の調整を担当した、KEKの加古永治氏は語った。昨年9月、加古氏は、野口修一氏と共にFermilabを、大内徳人氏と共にDESYを訪ねた。彼らは、組立チームがKEKに来る前に、準備すべきものを押さえるために集中的な議論を行ってきた。Fermilab訪問後には、WebEX会議が何回も行われた。「彼らが日本で働くことを念頭に、例えば、どんなことが起きる可能性があるか、どんなものが不足するか、といったことを考え、慎重に準備を行いました。これが、今回の成功の大きな要因ですね」（加古氏）。この点について、Arkan氏も加古氏に同意している。「FermilabとDESYで最初のミーティングが行われている最中に、必要となるツールや冶具の準備をKEKにお願いしました。私たちが要求したものは、全て揃っていました」。作業開始前に、4台の加工された空洞は柱取付け具の上にセットされ、空洞の外面はKEKチームによって磨きあげられていた。

1月15日に、チームはISOクラス6（またはクラス1000）のクリーンルームで組立て作業を開始した。そのクラスのクリーンルームでは、1立方メートルの空気中に浮遊する0.5ミクロン以上の粒子数はわずか35200（以下）である。KEKのクリーンルームは、FermilabとDESYのクリーンルームと比較するとかなり小さいので、「いつもと違うクリーンルームで働くということは、だいぶ勝手が違いました」と、Arkan氏は述べた。「難しい作業でしたが、十分な経験があるので成功させられたのだと思います」。

今回のKEKでの組立てに使われる空洞は、S1グローバルだけを念頭に作られたわけではない。また、各空洞の型の違いによる性能の確認を目的にしているということもあり、空洞の長さはそれぞれ違っている。それらの長さの異なる空洞をつなぎ合わせるために、長さの異なる「ベローズ」と呼ばれる接続部品が使われた。仕切弁を仮り組みした後、DESYから来たZ109とZ108と呼ばれる2台の空洞が、ベローズでつながれた。つながれたそれら2台の空洞セットに、長めのベローズを使って米国製のACC011空洞を連結。もう一台の米国製のAES004空洞も同じように連結された。組み立てられた空洞は、継ぎ手パイプを使って仕切弁と接続され、４空洞の組み立てが完了した。その後、無事真空漏れ試験にパスし、クライオモジュールCの空洞接続「ミッション完了」と相成った。

国際共同設計チーム（GDE）のプロジェクト・マネジャーの一人である、山本明氏は、DESY-Fermilabチームの送別会席上のことばとして、「見事な作業、見事なチームワークで、本当にすばらしいコラボレーションでした。将来的に、ILCの実現はまちがいない、との確信を強めました」と語った。

「しかし、この成功は単なるはじまりに過ぎません」と、大内氏は語る。大内氏は、引続き、これら4台の空洞の冷却試験装置への組込み作業を担当する。「クライオモジュールを冷却するまでは、本当の成功かどうかは分かりません」2月には、INFNから3名と、Fermilabからの1名のエンジニアが、クライオモジュールC内部の組立を行うためにKEKを訪れる。さらに、KEKチームは、2月にクライオモジュールA用の4台の日本製空洞連結のために、クリーンルームでの作業を開始する予定である。システムテストは、2010年中頃に始まる予定だ。

［英文記事］

■ディレクターズ・コーナー

S1グローバル、始動

（S1 global started moving）

横谷馨氏

今号のディレクターズ・コーナーはGDEアジア地域ディレクター、横谷馨氏の担当である。

GDEの超伝導加速システムのR&D計画は、S0-S1-S2という「コードネーム」がつけられている。S0は高い加速勾配をもった空洞を開発するプログラムである。これが基本的要素であるが、これだけで加速が出来るわけではない。マイクロ波をいれるためのカプラーと呼ばれる装置、周波数を正確にコントロールするためのチューナーなどを組合せ、これらを入れて液体ヘリウムで冷却するための真空容器（vessel）、全体を収納するクライオスタット、マイクロ波を発生・供給するための装置などをセットとして開発する必要がある。このプログラムをS1と呼ぶ。最後に、ビームを含めて加速ユニットとするのがS2である。

写真は、作業中のスタッフ。手前の白の作業衣の3人がFermilab、青の2人はDESY、奥の一人はKEK。KEK-STF棟のクリーンルームにて。手前の「Z」と名前のついている2台がDESYからの空洞。（写真：峠暢一氏）

S1の基本的課題は、目標の運転加速勾配31.5MV/mを実証することであるが、それとともに、規格のいくらか異なる部品を接続しても加速が可能であることを示すことも大きな課題である。ILCのような巨大な国際的プロジェクトにおいては、開発作業は多くの国々で並行して行われる。各部品の規格を開発当初から統一することはむずかしいだけでなく、新しい技術を生み出すためには足かせとなる。むしろ、ある範囲の多様性をみとめて、競争しながら協力するほうが活力の源になる、という考え方（プラグ・コンパチビリティ）のもとに、ILCでは作業をすすめている。実際に建設される加速器においても完全に統一したほうがよいとは限らない。設計に幅のあるほうが、競争を維持しやすいし、なんらかの事態に対しても安全と考えられる。

こうした考えのもとで、2年余り以前に、GDEではアジア・アメリカ・ヨーロッパの各地域から持ち寄った加速空洞をあわせて加速モジュールを作る計画が進んでいる。Fermilabで用意した空洞2台、DESYからの2台、KEKの4台をセットにして、KEKで組上げる計画で、これをS1グローバルと呼んでいる。実際、これらの空洞システムでは、空洞本体の形状の違いはわずかであるが、カプラー・チューナーなどは大きく異なっている。おそらく、ILCでの最終的な設計規格の拡がりよりも大きいであろう。運転加速勾配に関しては、昨年9月のDESYの施設FLASHで電子ビームまで含めた試験でほぼ目標値に達している。これはS1のみならずS2への大きなステップであった。

昨年12月末に、INFNからのクライオスタット、Fermilab、 DESYからの2台ずつの空洞がKEKに到着し、組上げ作業が始まった。物が届いただけでは組立てはできない。1月13-14日には、Fermilab・DESYから5人のたのもしいスタッフも到着した。これに先だって、作業に必要な器具類も（作業衣まで）届いた。かれらは、1週間あまりの滞在期間の間に、KEKのスタッフと共同で、まずFermilab・DESYの4台の空洞の連結作業を完了した。この注意を要する複雑な作業をしてくれた5人のスタッフ、その機会をつくっていただいたFermilab・DESYの担当者のみなさまに感謝したい。加速勾配の達成、プラグ・コンパチビリティの実証といった技術的目標だけでなく、ことなるラボの研究者の共同作業という点でも意義のあるものと言えよう。

作業中のスナップ写真はhttp://ilc.kek.jp/photos/20100112Di/からのウェブページに集められている。

このような共同作業はこれからも年内いっぱい頻繁におこなわれるだろう。S1グローバルは、本年6月までには組上げを完了し、12月末まで運転が行われる予定である。

［英文記事］

ディレクターズ・コーナー・バックナンバー

■ブログライン

26 January - Frank Simon
No better time…

■カレンダー

今後の会議、ミーティング、ワークショップ

ILD Workshop 2010
Paris, France
27-30 January 2010

International Linear Collider Workshop 2010 (LCWS10 and ILC10)
Institute of High Energy Physics, Beijing, China
26-30 March 2010

今後のスクール

The US Particle Accelerator School
sponsored by the UC Santa Cruz
Santa Cruz, CA, USA
18-29 January 2010

■ニュース記事より

From Physics World
26 January 2010

arXivへの予算拡充
現在、ランニングコストが「一研究機関だけではまかなえないほど高くなっている」ため、コーネル大学の司書は好評のプレプリントサーバの運用に外部サポートを得ることを希望している。

［英文記事]

From New York Times
25 January 2010

巨大コライダー時代の物理学者の夢と悩み
週末、数十人の研究者が、ロス・アンゼルスに集まり、宇宙に関する突飛なアイディアや夢について話し合った。

［英文記事]

■アナウンス

◇北京会議への参加登録
北京で開催される会議に向けた全ての登録手続きにお遅れなきよう、お願いします―詳細はこのNewsLineの記事をご覧下さい。

◇arXiv preprints
1001.4714
Normal tau polarisation as a sensitive probe of CP violation in chargino decay

1001.4467
Electroweak corrections to hadronic event shapes

ILC NewsLine 2010年1月21日号

ILC NewsLine 2010年1月21日号　［英文記事］

■リサーチ・ディレクター・レポート

ILCの価値を最適化する

（Optimising the value of the ILC）

Jim Brau氏

今月のリサーチ・ディレクター・レポートは、リニアコライダー物理・測定器国際研究組織の共同議長であり、米州地域測定器コンタクトである、Jim Brau氏の担当。

数年前（2003年）、リニアコライダーの仕様パラメータは、ILCSC パラメータ委員会（委員長はRolf Heuer氏）により決められた。この仕様パラメータは2006年には改訂されたが、これは世界の研究者による次世代電子陽電子リニアコライダーのエネルギーは500GeV～1TeVをカバーすべしとの認識をふまえ、ILCのベースライン設計への指針として定義し直したものである。重要なものから列挙すると以下の通り：

1. 重心系エネルギーの最大値は500GeV。200GeV～500GeVの領域の、どのエネルギーででも運転できること。
2. ルミノシティならびに運転の安定性については、最初の１年を立ち上げと短期の試験的物理運転に使った後、引き続く4年の運転で、およそ500fb-1のデータ収集を達成すること（ルミノシティは、重心系エネルギーに比例してスケールするもの、とする。）
3. コライダーは200GeV～500GeVの範囲でエネルギースキャンを行い、トップペア閾値、ヒッグス生成閾値、新粒子の閾値での運転を可能とすること。エネルギー変更に伴う切り替え調整時間は、データ収録時間の10%を超えないものとする。
4. ビーム・エネルギーの安定度と精度は、0.1％以下とし、同程度の精度でビーム・エネルギーとルミノシティ・スペクトルが測定できること。   

5. 全エネルギー領域で、最低80％の電子ビーム偏極を生成できること。

6. 衝突点（IR）は、2つの測定器を収容可能であること。測定器の切り替えによる積分ルミノシティのロスは、数％以下の程度であること。

7. 加速器は、重心系エネルギーを～90GeVまでさげことができ、そこでのＺ粒子生成による測定器校正が可能であること。

8. ビーム制動輻射が過度に大きい条件での運転は避けられるべきこと。バックグラウンドが大きい条件では、実験測定上目標とする精度を得るためには結局余分な積分ルミノシティが必要となるだけである。

2006年のバレンシア・リニアコライダーワークショップの会期中、パラメータ委員会は、2003年のILCパラメータ文書の改訂を行った。La Nau de la Universitatで開かれた歓迎カクテルパーティは、パラメータ文書とその他のILCの開発について議論するよい場となった。

ILCパラメータ文書では、200GeV～500GeVの全エネルギー領域で、エネルギースキャンを行う能力を要求している。

個々の詳細については、パラメータ文書を参照ください。

パラメータ文書でもまた、ベースライン加速器が1TeVの質量中心エネルギーにアップグレード可能であることの重要性と、アップグレードのさいの条件を論じている。

最後に、パラメータ文書は、将来必要となる可能性のある考えられる物理シナリオのオプション（2年で500GeVでの積分ルミノシティを二倍にする、e-e-運転、陽電子偏極、gigaZ、WW閾値、ガンマ-ガンマ衝突、あるいは電子-ガンマ衝突）について論じているが、優先順位については明記していない。

国際共同設計チーム（GDE）の結成以来、パラメータ文書は、いかなる加速器設計においても物理研究のために必要な根拠だと認識されてきた。しかしながら、パラメータの一部を緩和することも必要であった。たとえば、2003年度版では、二つの測定器のための二つの衝突点を設けていたが、2006年の最新版では「プッシュプル」方式によって一週間程度の短期間での測定器の切替えが可能であれば、コスト低減のために二つの測定器が衝突点を共有する方式を受け入れる、としている。

GDEは昨年、プロジェクトマネージャーの指導のもと、ILC基準設計を精査し、主要パラメータに再検討を加え、より技術的により良く、かつ低コストとなるオプション（先週のILC Newslineのディレクターズ・コーナー参照）を探ってきた。こうして積み上げられた提案は、SB2009として知られており、そのお披露目はアルバカーキで開催されたALCPG会議で行われた。その後、Barry Barish氏は、リサーチ・ディレクターである山田作衛氏を通して、物理・測定器研究者グループのSB2009への意見招請が寄せられた。

山田氏は、SB2009の新パラメータが物理性能に関してどのような影響を与えるかについてシミュレーションを行うメンバーを集め、ワーキンググループをつくった。変更のいくつかは、ILCの物理研究のポテンシャルにほとんど影響を及ぼさないが、一部には、潜在的に大きなマイナス要素があり、研究遂行上の制約となる。ワーキンググループは、物理学上の意味を定量的に評価するため、SB2009の詳細ビームパラメータを得て12月からシミュレーションを開始した。暫定的な結果は一部この数週間のうちに、また残りは北京のLCWS 2010までに得られることになっている。それまでの間、物理グループとGDEは、これらの結果についての議論と評価検討作業を行っていく。3月に予定されている北京での重要な議論が注目される。

［英文記事］

リサーチ・ディレクター・レポート・バックナンバー

■世界の各地より

Brookhaven Labより:ブルックヘブン研究所とアドバンストエナジーシステム、ハイテク生産設備をオープンした

（From Brookhaven Lab: Brookhaven Lab, Advanced Energy Systems Open Hi-Tech Production Facility）

ニューヨーク、メドフォード―今日、米エネルギー省は（DOE）ブルックヘブン国立研究所（BNL）とニューヨーク・メドフォードのアドバンスト・エナジー・システム社（AES）は、各国の素粒子加速器で使われる重要な構成部品の一つを製造するAESの敷地で、新ハイテク施設のオープンを祝った。DOEのもとBNLを運営する、ブルックヘブン・サイエンス・アソシエイツは、AESから約200万ドル相当の器材を購入した。AESは、ニューヨーク州開発公社から20万ドルの補助金の得て、この施設拡充を行った。

超伝導体における先端技術につながる新たな連携を祝うために、金曜日にメドフォードにあるAES本社に集まった、行政関係者とAESとブルックヘブン研究所の幹部。出席者、左から：ブルックヘブン町長Mark Lesko氏、米連邦議会議員Tim Bishop氏、BNLプロジェクトリーダー Ilan Ben-Zvi氏、BNL所長 Samuel Aronson氏、エンパイア・ステート・開発公社長Andrea Lohneiss氏、AES代表取締役Tony Favale氏、ニューヨーク州上院議員Kenneth P. LaValle氏、ニューヨーク州下院議員Marc S. Alessi氏。

「この施設は、ロングアイランドでの技術振興に拍車をかける、ユニークな官民協力のたまものです」と、BNL所長Sam Aronson氏は語る。「ブルックヘブン・サイエンス・アソシエイツが着手した、このはじめての協力事業は、現地企業の成長に貢献するとともに、私たちの研究機関の仕事を推進することでしょう」

「AESの成長を支援するブルックヘブン研究所とニューヨーク州の事業により、ロングアイランドではすでにハイテク関連の雇用が増大し、今後もこれは続くと思われます」とAESの代表取締役であり、創業者であるTony Favale氏は語る。「政府の中小企業へのてこ入れによって何が可能になるのかを物語るものです」

「米国の産業界は、世界と激しい競争をしていますが、このプログラムはハイテク製造分野における米国のリーダーシップを強化するものです」とTim Bishop氏は語る。Bishop氏は、他の連邦代表、ニューヨーク州代表とともに、ニューヨークの技術ベースを発展させるため、この事業を支援してきた。「BNLは、米国の競争力を高める新技術の追求のため、ロングアイランドに最高水準の科学者を惹きつけ続けます。研究所の仕事とロングアイランドのハイテク産業、雇用のため、今後も連邦政府の支援を訴えていきたいと思います」

この新施設で、AESは超伝導高周波（SRF）空洞の製造を行う。SRF空洞とは、超高エネルギーに粒子を加速するために用いられるもの。SRF技術は、粒子ビームを加速するための非常に効率的な方法であるため、現在構想中あるいは建設中であるほぼ全ての粒子加速器とコライダーに組み込まれる。SRF空洞技術をベースとする粒子加速器は、原子核物理学、医療、エネルギー、環境、国家安全保障の分野における基礎や応用研究に、大きな適用可能性を持つ。

Fevale氏の見通しでは、ブルックヘブン・サイエンス・アソシエイツの投資によって拡充されたの製造能力に対応して、AESでは既存の28名のスタッフにたいして2011年までに10～15人の従業員を追加することになると言う。最近、AESは、SRF空洞に関係して、総額1100万ドル以上の請負契約を得ている。

AESが製造したSRF空洞は、ニオブ（低温で超伝導になる金属）製の内部が非常に平滑に磨かれた中空曲面構造をもつ。粒子加速器に設置される完成空洞は、個々のセルが真珠のネックレスのようにつなぎ合わせられたもので、運転のさいには外壁を液体ヘリウムに浸し、極低温に冷却される。加速器の運転には、ビーム粒子は加速電場で満たされた空洞中を進み、エネルギー「キック」を受け、光速近くまで加速される。

AESは、世界の粒子加速器向けの超伝導高周波空洞を製造する。

SRF空洞製作上の課題は、ほぼ完全に欠陥ない表面を実現するところにある。製造・組立の途上、ニオブ金属は清浄な条件での化学洗浄と研摩加工工程を経るため、作業にはクリーンルーム環境が必要である。ちょっとしたキズ ― ちりのかけらでさえ ― が、空洞の性能を大きく劣化させる可能性がある。AES施設へBNLの投資には、これらの空洞生産を増加させるために必要なクリーンルームや器材の整備が含まれている。

「AESとチーム組むことで、会社の発展を助けると同時に、研究所の運営に必要な長期コストの低減も図ろうとしています」と、物理学者Ilan Ben-Zvi氏（BNLのプロジェクトリーダー）は語った。「結果、必要に応じて空洞を開発する担当能力をここに得たと同時に、そのさい必要とされる熟練作業のためのコストを、複数研究機関からの多数のプロジェクトが分担して負担できるようにりました」

今後数年にわたり、BNLは重イオンコライダー（RHIC）へアップグレード用のSRF空洞開発、またeRHICと呼ばれているの次世代電子-イオンコライダ（提案中）ーのためのSRF空洞開発にも、AES施設を使うことにしている。この10億ドルほどの施設には、承認を受ければ何百台ものSRF空洞が必要となる。これらの空洞の全てとは言えないにしても多くは、ここAESで製造可能である。

AES施設への投資のほか、この共同活動の一部として、BNLは、BNLおよび他機関に向けてAESが製造した、空洞性能試験用の縦置き試験装置も拡張した。

「高性能の空洞が製造できたかどうかが確認する唯一の方法は、実際の運転条件下で試験を行うことです」と、Ben Zvi氏は語った。「縦置き試験施設は、本質的に必要なものです。AESで製作・処理された空洞を液体ヘリウムを使って運転温度まで冷却し、高度な装置を駆使して性能を測定するのです」

［英文記事］

■ディレクターズ・コーナー

雪に覆われたオックスフォードで開催された加速器諮問委員会会議

（Accelerator Advisory Panel meeting in snowy Oxford）

Barry Barish氏

先週、私は、GDEプロジェクトマネージャーらにより提案されたILCのベースライン変更「SB2009提案文書」を紹介した。この提案を評価、検討する第一段階が、新年開け早々に英オックスフォード行われた詳細レビューであるとも述べた。加速器諮問委員会（AAP）は、私に対して技術的、R＆D、マネジメント問題についての助言を行う委員会である。AAPからの詳細報告書が届くまでにはまだ数週間ありそうだが、AAPレビューのクロージングセッションでの彼らとのやりとりに基づき、いくつかのハイライトを簡単に報告したい。ただし、強調点がいくらか変わる可能性もあり、それには最終報告書をまつ必要がある。

珍しく雪景色となった美しい冬のオックスフォード大学。AＡＰ会期中にて。（画像提供：峠暢一氏）

AAPがSB2009提案書を受け取ったのはクリスマス休暇直前のことで、それから1月第一週のレビューまでの間、提案書によく目を通しておくことが求められた。レビューでのプレゼンに費やす時間を短くし、その代わり質問や議論に集中することができるようにするためである。休暇中にもかかわらず、時間をかけて準備を行ってくださった委員のみなさんに感謝しなければならない。実際のレビュー開始前の委員会との会合で、委員の皆さんがSB2009提案に感銘を受けていると同時に懸念ももっておられることがよく分かった。非常に活発なレビューの前触れであった。

議論中のAAP共同議長、Bill Willis氏とAAPメンバー、Chris Damerell氏（画像提供：Vic Kuchler氏)

AAPメンバーは、求められるまでもなく、SB2009に盛り込まれた革新的なアイディアに感心した、と述べた。たとえば、ダンピング・リングの構成や最終収束点での移動焦点コンセプトなどについて、である。と同時に、AAPが強調したのは、ベースラインに公式変更を行うにあたっては慎重を期すべき、という点で、その際、SB2009の作業を控えた昨春にAAPが提出した報告書からの次の一節が引用された。

「設計の変更にさいしては、有益性が非常に高い機材、または概念に限定して採用が行われるべきである。その移行期間では、ILC建設への対応体制を考慮し、基準設計報告書（RDR）の設計スキームは保持すべきである」

オックスフォード大学の伝統あるバリオル・カレッジの神聖なホールでの朝食。

AAPのこの慎重な発言は、今後の歩みのなかでいかなるときにも、技術実証とリスク低減の観点でその時点でベストと思われる技術ソリューションを手元に持ち続けるべき、という考え方に基づいている。これは念頭におくべき考え方の一つであって、私たちが取り組んできたのは、これと、将来指向かつ低コストの設計への歩みをいかにマッチさせるか、という課題である。私の見解では、技術設計フェーズでコスト増大を押さえ込むのは議論の余地無く大切なことであり、そのためには、設計のなかで何処にコスト低減の可能性があるのかを見ていく必要がある。新アイディアを積極的に発掘し、ILCの設計をそれに基づいて改訂していくのも同様に重要なことで、そうすることによって未来志向でありながらつねに現実性を失わないプロジェクト設計が可能になると思う。

最終報告が入手できるまでは、AAP勧告とこれを今後の活動にどのように取り入れるかについての議論は先延ばしにしたい。変更提案で挙げられた開発項目はめりはりを付けつつ実行するのと並行して、AAP勧告の多くは概ね受け入れ可能かと思う。ただし、設計作業やR&D実証の進展によって成熟度が増すまでは、ベースライン変更の一部は延期すべき、という見解は、傾聴に値するとも考えられる。AAPは、私たちが公式な設計変更プロセスを再制定するという提案も行った。最も効果的にこれを行うにはどうしたらよいか、も私たちは考えていく。

AAPレビューへの入力として高い水準の提案書とプレゼンテーションを準備したチームの仕事には特に留意したい。プロセスとしてこのような厳格なレビューを行うのは非常に健全なことであり、堅実なアドバイスから得るものは多いはずである。AAP委員会の真摯な作業、洞察、勧告に対してお礼申し上げます。

［英文記事］

ディレクターズ・コーナー・バックナンバー

■カレンダー

今後の会議、ミーティング、ワークショップ

ILD Workshop 2010
Paris, France
27-30 January 2010

International Linear Collider Workshop 2010 (LCWS10 and ILC10)
Institute of High Energy Physics, Beijing, China
26-30 March 2010

今後のスクール

The US Particle Accelerator School sponsored by the UC Santa Cruz Santa Cruz, CA, USA 18-29 January 2010 ■ニュース記事 From Hindustan Times 20 January 2010 コライダーの設計、制作でより多くのインドからの研究者に指導力発揮を期待するCERN所長 インドの科学者は、初期の設計段階から次の国際的な基礎科学実験を行うパートナーとなるだろう。火曜日、次世代加速器ILCは、米国、欧州、アジアからの科学者などが集まる国際的な事業となるだろうと、欧州合同原子核研究機構（CERN）所長、Rolf Dieter Heuer氏は語った。 ［英文記事] From Indian Express 20 January 2010 宇宙生成を再現する装置に世界は集結する、とトップ素粒子物理学者 ビッグ・バン状況の再現をめざすILCは、国際的なプロジェクト。ILCは、CERNの大型ハドロンコライダー（LHC）に続く、素粒子物理学における次世代最大の実験である。 ［英文記事] From Technology Review 18 January 2010 宇宙の特性に由来する 複雑さの起源について考察することで、宇宙の性質が導きだせる、という新理論。 ［英文記事] From Physics Today 14 January 2010 ILCに取り組むFermilabとKEK 対称性の破れ：米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）が日本の高エネルギー加速器研究機構（KEK）へ空洞を発送し、米国における素粒子加速器の技術開発と、ILC提案で大きな進展。 ［英文記事] ■アナウンス ◇ロング・バンチ・トレインに乗る FLASHとXFEL（特に9mAの研究の関係者）に関連する全ての加速器専門家と技術専門家への連絡事項！2月22-24日まで、ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）でロング・バンチ・トレインによる直線加速器運転に関するワークショップが開催予定。詳細な情報と登録はこちら。

ILC NewsLine 2010年1月14日号

ILC NewsLine 2010年1月14日号　［英文記事]

■世界の各地より

SLAC Todayより：ATF2で焦点を合わせたSLACとKEKスタッフ

（From SLAC Today: SLAC and KEK Staff Narrow the Focus at ATF2）

左から：Marc Ross氏（元SLAC）、Nan Phinney氏、Carsten Hast氏、Janice Nelson氏、Glen White氏（SLAC）、草間仁美氏、池田君代氏、菅原龍平氏、三橋利行氏、早野仁司氏、佐伯学行氏（KEK）。（写真提供：大森恒彦氏、Nan Phinney氏）

先月、米SLAC国立加速器研究所（SLAC）のスタッフは、日本の高エネルギー加速器研究機構（KEK）で開催された第9回ATF2プロジェクト会議に参加するため、海を渡った。グループは、2009年の進捗状況や、2010年の計画、2011年、2012年以降のATF2の当初の目標を越え、研究を拡大する可能性について検討を行った。合計44人の共同研究者たちは（日本以外の国から参加した28名を含む）は、2008年12月に運転を開始した、ATF2の技術進捗について議論した。会議では、日本政府による科学資金拠出組織に対する大幅な予算削減が懸念される状況での、プロジェクトの将来についても取り上げられた。

ATF2プロジェクト会議は12月14-17日の会期で開催され、恒例の日本式「カラオケ付き忘年会」を行った。

ATF2は、次世代コライダーで必要となるビームサイズの縮小達成法を検証し、極小の加速ビームを生成する加速器技術の実証を行う。このような高度なビームシステムで運転を行うさいには、ビームに関するささいな誤差や問題を解決するための加速器調整技術領域の進歩が欠かせない。ATF2は、提案中の国際リニアコライダー（ILC）の最終収束システムのプロトタイプとして考えられ、開発が進められてきた。

ATF2共同研究グループ。（写真提供：Andre Seryi氏。）

「SLACは、ATF2加速器の設計に関わり、ハードウェアのサブシステムの多くを提供し、支援を行ってきました。1990年代にATFプロジェクトが始まった当初から、ソフトウェアや運転面で貢献してきました」と、SLACの研究者Glen White氏は語る。現在、SLACの10～15人のスタッフがATF2に関わっている。

12月の会議に参加した者の多くはすでにKEKを訪問したことがある。「SLACの存在感を示すため、ビーム運転期間中、KEKにチームスタッフを最低１名は派遣します。」と、White氏は述べた。「SLACに残ったメンバーは、実験に遠隔的に参加し、例えば、現場にいるスタッフの助けを借りてハードウェア上の問題を診断したり、データ解析を手伝ったりします」

会議開催の2週前、ATF2のスタッフは、新竹衝突点干渉モード・レーザーシステムを立ち上げた。このシステムを使うと、電子ビームのサイズを目標サイズのおよそ35ナノメートルに調整することが可能となる。今月、ATF2はレーザーシステムの使用を開始し、システムを追加し、1マイクロメートル以下のビームサイズの実現に向けた作業を開始する予定だ。

［英文記事］

■特集記事

アルバカーキの次は北京

（After Albuquerque, Beijing）

ユネスコ世界遺産、万里の長城（八達嶺）。画像：Xiangdian

著名なアーティスト・Wu GuanZhong氏がデザインした北京のワークショップのポスター。

寅年の2010年、3月26-30日に、中国・北京で、リニアコライダーワークショップ（LCWS10）と国際リニアコライダー会議（ILC2010）の合同会議が開催される。3年前、ILC基準設計報告書（RDR）の発表と加速器の予備コスト評価が行われた地である北京に、更に一歩前進するために、加速器と測定器物理学者の全研究者グループが再び集結する。「5日間で得られる素晴らしい成果を期待し、ILC中国の研究所は、会議を主催できることを光栄に思います」と、Jie Gao氏（地元組織委員会の共同委員長）は述べた。「たくさんのみなさんの参加をお待ちしております。」

国際共同設計チーム（GDE）・アジア地域ディレクター、横谷馨氏は、北京会議をILCの重要な足掛かりである、と考えている。「今後3年にわたる技術設計作業の基礎として用いられる加速器ベースライン設計の決定を行うため、北京会議はILCにとって重要な会議です」。山本均氏（リニアコライダー物理・測定器国際研究組織の共同議長、アジア地域測定器コンタクト）も、会議をとても楽しみにしている。「ILCの物理と測定器の研究活動が測定器趣意書の認証後に、新たな段階に入りました。北京の会議に全研究者グループが集まるのは、2012年の測定器の詳細なベースライン設計に向けた私たちの活動をまとめるうえで重要なのです」。会議は、中国がILCへの関わりについて、進捗報告を行う場でもある（ILC NewsLineのGao氏の記事を参照）。

LCWS10とILC2010の世話役は、中国の研究所（高エネルギー物理学研究所、清華大学、北京大学、中国科学院理論物理研究所、中国科学技術理科大学）が協力してつとめる。会場は、北京にあるフレンドシップホテル（共同研究に活気を与えるホテル名と言えるだろう）を予定している。同ホテルの部屋は、2月25日まで予約可能。学生向けには、中国高能物理学研究所（IHEP）のゲストハウスの手頃な価格の部屋が数部屋用意されている。電子メール、あるいは、会議ウェブ・サイトでの参加登録をお願いします。中国ビザの申請に必要な招待状や資料は、要請があれば、会議参加登録後にお送りします。

詳細な情報については、ワークショップ開催の進捗状況はプログラムの準備状況とともに定期的に更新される会議ウェブ・サイトから閲覧可能です。

［英文記事］

■ディレクターズ・コーナー

ILCベースラインを発展させる（Evolving the ILC baseline）

Barry Barish氏

昨年、ILCプロジェクトマネージャーはRDRに文書化されたILCベースライン構成の評価を集中的に行った。その結果、コストの削減、技術設計の改善をめざす、ベースライン変更の提案を行った。SB2009提案文書は、各変更点についての説明とそのプラス点マイナス点について論じたものである。この提案を評価、検討するうえでの第一段階は、先週、英国オックスフォードで行われた、技術、および、マネジメント問題についての助言のための内部委員会、加速器諮問委員会（AAP）が行ったレビューである。AAP勧告については、AAPから報告が届いた時点で今後のディレクターズ・コーナーで論ずることとしよう。今日は、提案の一般的特徴のいくつかを取り上げたい。

この検討のもともとの動機の大部分は、RDRからの大幅なコスト削減を見出すことにあった。提案文書では、「再ベースラインに向け採用されたアプローチは、健全なものではあるが設計の基本姿勢の観点からは多くが保守的で、またエンジニアリングの観点からは比較的未成熟であり、『コスト重視』というよりは『性能重視』の理念に基づいている」と述べられている。

提案されているILC中心部の変更図。非常に複雑なダンピングリング、ビーム収束システム、測定器、その他を含んだ中心領域をかなりすっきりとまとめた。

しかしながら、この検討の結果として分かったことは、たとえSB2009で提案されている全てを採用するとしても、わずか10-15％のコスト削減にとどまり、かつこうした変更を行うことで、関連する性能が劣化したり、技術リスクが増加する可能性が出てくる、ということだ。つまり、1年にわたる集中的検討から得られた非常に重要な結論は、RDRがすでにコスト上最適解に近い、ということである。したがって、SB2009提案の採用にあたっては優れて選択的な態度をとり、性能を改善し、リスクを低減して全体的な設計の改良をもたらすか、他の要素を損なうことなくコスト削減を行う変更のみをとりあげる、ということなろう。

報告書で提案された一連の変更点は以下の通りである。

• 平均加速勾配31.5MV/mにて最大運転ビームエネルギー250GeVを得るような主線形加速器の長さを確保し、かつ、そのさい、個別空洞の性能ばらつきに適切に対応できるようなRF電力分配系を実装する。
• 主線形加速器とring-to-main-linac（RTML）についてシングルトンネル方式の採用。対応して、ハイレベルRF（HLRF）に関して2つの実装案、すなわち、クライストロン・クラスター案（KCS）と分散RF源（DRFS）案を提示。
• アンジュレータ方式の陽電子源については、これを電子主線形加速器（250GeV）の終端に設置。そのさい、陽電子キャプチャー装置として1/4波長変成器を採用。
• RDRでの標準パラメータセットに比べて、パルスあたりのバンチ数を半分に減らし（バンチ数＝1312）、低ビーム電力で運転を行うパラメータ選定。
• ダンピングリングの周長を～3.2キロメートルに短縮、また、ダンピングリングからの5GeVビームのバンチ長を6ミリメートルとする（RDRでは9ミリメートルであった）。
• 圧縮比20の一段式バンチコンプレッサー。
• BDSと、陽電子源・電子源の実装をILC中央部の共通トンネルで行うこととし、該当部分の土木建設を全体的に簡略化する。

前述のようにコスト削減の程度はあまり大きくはないので、これらの変更案のうち、いま採用すべきもの、今後の検討に委ねるもの、採用しないものを決定するには、注意と検討が必要だ。変更の多くは相互に関連しており、決定には慎重を期するべき点にも留意すべきだ。いずれにせよ、SB2009研究は、いくつかの興味深い新たなアイデアをうみ、ILC設計の理解を深めるのに役立ったという点で、単なる提案提出を超えた意義があった、ということは強調しておきたい。

技術設計フェーズ期間中における私たちの重要な目的のうちの1つは、コスト、リスク、性能のバランスをとり、最適化することである。SB2009の提案を、その相互関係も含めてそのまま採用するのもまた一法であるかもしれない。しかし、そのようにして採用する変更のうち、いずれがどのような影響を生んでいるのかの定量化には、微妙なところ、難しいところがある。従って、RDRベースラインの変更にあたっては、より系統的、段階的アプローチをとることにする可能性もあろう。そのような段階的アプローチでは、ベースラインが変化し続けることになってしまうという意味で、設計プロセスが難しくなるけれども、最終的にはより良い結果が得られる、ということも考えられる。いずれにせよ、限られた人員と予算で、このSB2009提案を踏まえていかに進むべきかという問題に私たちは取り組まなければならない。この点において、AAPの評価と勧告は、重要な情報を提供してくれるものだ。

［英文記事］

ディレクターズ・コーナー・バックナンバー

■ブログライン

10 January - Frank Simon
Skiing - finally


9 January - Frank Simon
Volcanic Activity West of Munich

■カレンダー

今後の会議、ミーティング、ワークショップ

Low Emittance Rings 2010 (LER2010)
CERN
12-15 January 2010

ILD Workshop 2010
Paris, France
27-30 January 2010

International Linear Collider Workshop 2010 (LCWS10 and ILC10)
Institute of High Energy Physics, Beijing, China
26-30 March 2010

今後のスクール

The US Particle Accelerator School
sponsored by the UC Santa Cruz
Santa Cruz, CA, USA

18-29 January 2010

■ニュース記事

From Times Higher Education

12 January 2010

STFCの予算削減は「頭脳流出」につながると、科学者主張

英科学技術施設審議会（STFC）の委員会のうちの5人の委員長は、40以上の科学プロジェクトの打ち切りに対する懸念を表明した。Zoë Corbyn氏の報告。

［英文記事]

From Symmetry breaking
12 January 2010
米国、日本に最初のILC型空洞を発送
Fermilabが日本のKEKへ空洞を発送したということは、米国における素粒子加速器技術の前進と、提案中のILCの進展において、画期的な出来事である。

［英文記事]

From Physics Today
11 January 2010
2009年のTateメダルにGustav-Adolf Voss氏
2010年1月7日、ワシントンD.C.－本日、米国物理協会（AIP）は、ドイツの加速器物理学者、Gustav-Adolf Voss氏に物理学における国際的なリーダーシップに対して、2009John Torrence Tate賞を授与すると発表・・・。
［英文記事]

■アナウンス

◇arXiv preprints
1001.0993
Particle physics models of inflation and curvaton scenarios

ILC NewsLine 2010年1月7日号

ILC NewsLine 2010年1月7日号　[英文記事]

■特集記事

KEKより：国際協力で行う「S1-グローバル」試験用の装置、イタリアから到着
（From KEK: Cryomodule for "S1-global" arrived from Italy）

コンテナから取り出される、S1-グローバル試験用イタリア製クライオモジュール。

12月25日、高エネルギー加速器研究機構（KEK）の超伝導リニアック試験施設棟（STF）に、イタリアからクライオスタットが到着しました。「クライオスタット^※１」とは、空洞とよばれる加速管を超伝導状態にするために極低温まで冷却し、温度を保持するための装置。世界の物理学者が国際協力で進める「国際リニアコライダー（ILC）^※２」計画などで必要となる主要技術の一つです。
 
今回到着したクライオスタットは、イタリアのINFN（イタリア国立核物理学研究所）が製作したもので、「S1-グローバル」と呼ばれるシステム実証試験に使われます。「S1-グローバル」はその名の通り、国際協力により、進められる試験で、その拠点となっているのが、KEKのSTFです。
 
「S1」とは、一連のILCのための技術開発計画の中で、クライオモジュール試験の第一段階を指します。「クライオモジュール」とは、クライオスタットに空洞を組込んだシステムのことを呼び、「S1」は、これら複数の空洞を同時運転する試験です。各国の研究所でも、それぞれが開発した空洞を使ったS1試験が予定されていますが、これらの取り組みに加え、国際協力を通して行う「S1-グローバル」試験を行います。これは、ILC実現への技術実証のステップとなる重要な試験です。
 
S1-グローバル試験では、各地域で高い性能が確認された合計８台の空洞を、２台のクライオスタットに組み込んで連結し、ILCの加速勾配^※３設計値である31.5MV/m以上での運転をデモンストレーションすることを目指します。INFN製のクライオスタットにはアメリカと欧州から送られた空洞各２台を、KEKのクライオスタットには日本製の空洞４台が組込みまれます。また、ILCの研究開発は、設計の自由度を残すことにより、改良のための活力とする「プラグ・コンパチブル」というコンセプトで進められているため、各国の要素を持ち寄って試験をし、細部の異なるシステムが総合して動作できることの立証も目指しています。
 
来年１月中旬より、フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）、ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）から技術者が訪れ、空洞の組込み作業が開始され、同年後半に試験を行う予定です。
 
 
※１　クライオスタット
電子／陽電子ビームを「超伝導加速」するためのシステムで、超伝導体である「ニオブ」製の空洞を、絶対零度（273℃）に近い極低温まで冷やして超伝導状態にし、そこに高周波電力を入力して交番加速電界を発生させ、ビームを光速近くまで加速する。超伝導状態では、電気抵抗がほぼゼロになるため、非常に効率よく高周波電圧をかけ、加速できるのが特徴。
 
※２　国際リニアコライダー
アジア、北米、欧州の３地域で協力して推進している次世代電子・陽電子衝突型加速器。ビッグバン直後の状態を再現することで、宇宙創成の謎を解き明かすことが目的。また、研究開発から生まれる様々な先端技術の波及効果にも大きな期待がかかっている。
 
※３　ILCの加速勾配
粒子の「加速」とは、スピードの増加とエネルギーの増加、双方を意味する。加速器が一定の距離で粒子のエネルギーをどれだけ増加させられるかを「加速勾配」と呼び、加速勾配が高ければ高いほど、直線型加速器の長さを短くすることができる。
 
関連リンク:
▪ ILC - GDE - Director's Corner - 15 January 2009 -
        Plug compatibility: rationale and technical aspects addressed
▪ Plug Compatibility (PDF)
▪ ILC - GDE - Director's Corner - 9 October 2008 -
        Preparations for S1-global at the STF at KEK
▪ ILC - GDE - Director's Corner - 28 February 2008 -

        A plug-compatible approach toward a truly efficient international collaboration

 S１-グローバル試験用クライオモジュール設計図。INFNのクライオモジュール（モジュールC）には、米国（Fermilab)と欧州(DESY)で製造された加速空洞が、STFで使われていたクライオモジュール（モジュールA）には、KEKの加速空洞が組込まれる。

[英文記事]

■世界の各地より

次世代の素粒子物理学者を育てる

（Training the next generation of particle physicists）

8月、英アンブルサイドで開催された第3回リニアコライダー物理学スクールでは、年齢や文化を超えた活発な議論が繰り広げられた。今回初めての試みとして、次世代の研究者たちが、世界からの専門家と自分たちの研究や将来加速器での素粒子物理学に関する意見交換を行う時間が設けられた。英国カンブリア大学のアンブルサイド・キャンパスで開催された一週間にわたるこのスクールでは、これまでのスクールでの三本柱としとしてとりあげてきた電弱理論・ヒッグスの物理学・加速器科学、あるい量子色力学・エキゾティック物理・宇宙論に関し、その技術的、ならびに物理学的な問題をさらに掘り下げた。このスクールの世話人は、ランカスター大学のAndre Sopczak氏、彼の同僚であるChris Bowdery氏とJonathan Gratus氏であった。

アンブルサイドで開催された、第3回リニアコライダー物理学スクールに参加した学生と先生ら。

アンブルサイドの街並み。

学生も初めての研究報告を行い、専門家からのフィードバックを得た。「次世代の施設や、開発中あるいは、議論中の新たなアイデア、そして、近い将来に私たちの分野が進む道について、多くを学ぶことができ、非常に興味深いスクールでした」と、NExT研究所、サウサンプトン大学、ラザフォード・アップルトン研究所のLorenzo Basso氏は、スクールを評価した。「実験をやっている同僚たちと意見交換をしたり、アイデアを議論したり、具体的なプロジェクトに関しての最新情報を得ることができ、大変良かった。特に、議論の時間をありがたかったです。私のような学生でも意見を述べる機会がありました。」

前回は2006年に開催されたスクールは、博士学生やポスドク研究者が、リニアコライダーの研究にむけて準備するのを手助けするものである。スイスの欧州合同原子核研究機構（CERN）にある、リング状の大型ハドロンコライダー（LHC）が1兆電子ボルトのエネルギー・スケール（1ボルトのバッテリーで電子に提供されるエネルギーの1兆倍）での最初の研究を行うけれども、リニアコライダーは、すでに存在が確認されているトップクォークや弱い相互作用のZボース粒子と同様に、LHCで発見されるどんな新粒子についても詳細な測定を行うのに最も適したものであると考えられている。

プログラム組織委員会と国際諮問委員会は、15カ国から集まった50人の参加者のために、世界中から12人の講師を選出し、加速器、測定器、物理現象論、データ解析に関する21の講義を行った。スクールは、学生が次世代リニアコライダーのあらゆる面について学び、研究興味を深める機会を提供した。

物理学セッションでは、標準理論（SM）の電弱相互作用と量子力学（QCD）、トップクォーク物理学、エキゾティック粒子、超対称性、SMにおけるヒッグス機構とヒッグス粒子、ミニマル超対称性標準理論（MSSM）の入門解説をみっちりと行った。加速器セッションでは、例えばシンクロトロン、横方向フォーカス、位相安定性、ビーム・エミッタンスなどの基礎概念を紹介した。後半の講義では、線形加速器、ILCとコンパクトリニアコライダー研究（CLIC）の設計に重点をおいた。実験セッションでは、現在のハドロンコライダーを使ったヒッグス探索の話題と、ILCとCLIC向けの測定器技術への展望が紹介された。

「講義は、非常に有用でした」と、ベラルーシの州立大学のVasili Andreyeu氏は書いている。「多くのことを学びました。講義は、実験をやっている人にも理論をやっている人にも、興味深いものだったと思います。コライダー物理学に関する多岐にわたる話題が扱われ、参加したどの人にでも役立つものだったと思います」

スクールのウェブ・サイトで講義のスライドが閲覧可能。講義の記事は、「第三回リニアコライダー物理学スクール2009（LCPS2009）」としてサイエンス・プロシーディングス（PoS）により、ウェブ上で発表される。

フェイスブックで学生のページをチェック。他の写真はこちらから。

[英文記事]

■ディレクターズ･コーナー

新年を考える

（Reflections on the New Year）

Barry Barish氏

新年に入って、ILCの現状と見通しについてはもちろん、2009年中の自分たちの成果を振り返るのにも、もってこいのタイミングだ。昨年を通じてILCの実現に向けて大幅に前進したと言いたいところだが、実際のところは進退相半ばする年だった。財源難によって勢いが削がれた領域があった一方、進捗をみた基幹技術の開発もあった。ILCをはじめとする次世代のレプトン・コライダーに対する支持は、依然として強い。ただし、ILCの将来が不透明であることに伴い、開発計画の立案はより困難しくなり、作業スケジュールの遅延も生じている。しかし、私たちの計画（2012年のうちに、各国政府にたいして、十分成熟した技術設計を提示し、計画提案を行う）の理念は変わっていない。その目標は達成可能なものであると、依然私は信じている。

2つのILC測定器コンセプト（ILDとSiD）が、国際測定器諮問委員会による認証を受けた。 （Marco Oriunno氏制作のSiD CADの三次元モデル）

昨年、レプトン・コライダー（特にILC）に向けて行われた作業のうち最重要のものは、測定器趣意書（LOI）の認証である。作業担当委員会である、国際測定器諮問委員会（IDAG）は、ILCリサーチ・ディレクター、山田作衛氏に、2つの測定器（ILDとSiD）が認証されるべきむねを答申した。これは、これらの測定器グループが、国際共同設計チーム（GDE)とともに技術的な設計を始めるための重要なマイルストーンを通過したことを意味する。「認証」とはなにか？IDAG委員会によれば「（1）測定器としての全体的なコンセプトがILCの物理学プログラムを行えるだけの性能を持つかどうか。そして、（2）提案グループが科学的にも技術的にも目標に到達できる担当能力と、R&Dを継続し、詳細なベースライン研究に向けてILC加速器として連携するのに十分な人的資源を維持できるかどうか」の二点が基準となる。重要なことは、LHCでの発見的研究を引き継ぎ、ILCでの精密測定やさらなる発見的研究において、二つの測定器提案が相互に補完しつつ更にこれを推進していくことができるはずだ、との結論を得たところにある。

技術的な面では、ILC加速器R&Dプログラムでは、製品性能を満たす空洞メーカーの数が拡大し、より高い加速勾配が実現し、空洞性能の国際評価基準の整備が進むなどの進展をみた。ダンピングリング関係では、電子雲効果を精査し、この効果の軽減技術を実証する重要な研究プログラムが、コーネルで大幅に進展した。最終ビーム収束点で要求されるパラメータの達成可能性についての野心的な実証研究は、KEKのATF2試験施設で始まっている。しかしながら、残念なことに、財源不足のため、陽電子源の開発、詳細技術設計、ILC通常施設の最適化などでの歩みは遅れている。

ILCレイアウト。左：基準設計報告書（RDR)。右：SB2009から提案された新レイアウト。

ILCの全体設計としては、プロジェクトマネージャの先導のもと、基準設計の包括的再評価が行われ、ベースライン変更にかんする重要提案（現在、ストローマンベースライン、またはSB2009と呼ばれている）が提出された。この提案の文書化は終わっている。今後3年にわたる技術設計作業の基礎として用いられる設計ベースラインの樹立のため、今後、二ヵ月にわたって厳しいレビューを行い、3月に北京で開催されるILC会議での意思決定を目指す。

私たちのR&Dプログラムを実行するにあたり、政治的な面で共同研究を行っている政府からの支援は、例外はあるが、概ね安定している。したがって、基幹技術の実証、コスト-リスク問題についての作業を行い、2012年内までに技術設計を完成するというプログラムは、完遂可能であると考えている。

しかし、ILC建設にむけた政府支援関連の進捗については、あまり申し上げることはできない。場合によっては、支援が揺らいでいるところもある。英国と日本で、科学予算の縮減があった。米国では、Fermilabが中心となって、ミュオンコライダーをマルチTeVレプトン・コライダーの次世代オプションとする構想が推進されはじめている（ミュオンコライダーはFermilabサイトに収まる程度のサイズのものである）。ILCより高いエネルギーに到達できるならば、CLICの技術と合わせて、将来のオプションとなりうる、ということで、ミュオンコライダーのR&Dプログラムを加速する提案が行われたのである。ILCの建設完成までに15年程度の時間がかかるとすれば、その間の総コストの膨張が懸念される、という理屈で米国エネルギー省（DOE）はILCにたいして懐疑的である一方、ミュオンコライダーについては好意的であるようだ。

私は、レプトンコライダー一般で、すべてのオプションを追求していくことについて強い支持を表明するものである。CERNのLHCで行われる発見的研究を最適に補完するには、多くの情報に基づいた論理的な判断をする必要があるからである。しかし、同時に、ミュオンコライダーのオプションは、いまだに実証されておらず、多くの加速器技術の開発が要求されること、また、この加速器の設計とコスト評価にはまだ時間が必要であることはいずれもよく認識した上でこのオプションは見なければならない。さらに、より重要な問題として、狙っている精密測定にたいして、十分にバックグラウンドが小さい（つまり、「クリーンな」）実験環境を実現することがミュオンコライダーでそもそも可能なのか、大きな懸念があることも留意すべきだろう。

技術的にも政治的にも複雑な現在の状況において、私たちの仕事はLHC結果のタイムスケールに合わせ、ILCを可能とするしっかりした設計を行うことである。LHCの結果が明らかになり、その次の加速器としてどのようなタイプのものが必要なのかが明らかになれば、世界中の素粒子物理学研究者グループはそのために最適な国際プロジェクトを選択するはずである。現在のところの、最も現実的な候補は、疑うまでもなく、ILCである。私たちの作業もそれに従って続くわけである。

[英文記事]

ディレクターズ･コーナー・バックナンバー

■ブログライン

24 December - Frank Simon
Deceleration


23 December - Ingrid Gregor
Christmas Upside Down


20 December - Zoe Louise Matthews
Dark days for science: STFC to drop UK involvement with ALICE


18 December - Frank Simon

Acceleration

■カレンダー

今後の会議、ミーティング、ワークショップ

Low Emittance Rings 2010 (LER2010)
CERN
12-15 January 2010

International Linear Collider Workshop 2010 (LCWS10 and ILC10)
Institute of High Energy Physics, Beijing, China
26-30 March 2010

今後のスクール

The US Particle Accelerator School
sponsored by the UC Santa Cruz
Santa Cruz, CA, USA

18-29 January 2010

■ニュース記事

From Yomiuri Online
5 January 2010
謎の２粒子は正体同じ！？阪大教授が新宇宙理論
ノーベル賞を受賞した南部陽一郎博士の理論からその存在が予測されたヒッグス粒子が、宇宙を満たす謎の暗黒物質（ダークマター）と同じものであるという新理論を、大阪大の細谷裕教授がまとめた。

[日本語記事]

From Tanko Nichi Nichi Shimbun
1 January 2010

ILC計画　２年後に詳細設計完成

世界の素粒子物理学会で開発協議が進められている、大規模実験施設「国際リニアコライダー(ILC=International Linear Collider)。2012年末までに、ILCの詳細設計が固まる予定で、その後、設置国の選定などに入る。

From Science
1 January 2010

研究予算：大幅な予算削減に非難の声をあげる英国の物理学者
「12月中旬に発表された、素粒子物理学、天文学、原子核物理学、宇宙科学の責任組織である、英国科学技術施設審議会（STFC）の5年の予算計画は、多くの英国の物理学者にとって落胆の念を隠せないものであった。」
[英文記事]

From Financial Times
29 December 2009
社説：いくつかの宇宙の謎を解く時
「・・・国際チームが2020年代のリニアコライダー設計が固まりつつある一方で、政府は当面、将来にむけたあらゆる確約を行うことを避けている。」

[英文記事]

From New York Times
28 December 2009
エッセイ：物理学の喜びは、結果ではなく、探究にある
「最近、ジュネーブ郊外にある巨大粒子加速器LHCは何の役に立つの？と尋ねられた。」

[英文記事]

From PhysOrg.com
22 December 2009
明日の加速器と放射光源（パート１：直線加速器からレーザーまで）
「ありふれた電球の派生物としての何でもない始まりから、粒子加速器は、驚くべき進化を遂げた。」

[英文記事]

■アナウンス

◇明けましておめでとうございます
 新年の抱負とともに、ILCコミュニケータに話題をお寄せください！大学院生の研究紹介、面白いR&D研究、マイルストーン達成などを記事にしてみませんか？communicators@linearcollider.org宛てにメールをお願いします。

◇arXiv preprints
1001.0473
Neutral Higgs-pair Production at one-loop from a Generic 2HDM

1001.0092
Probing the Majorana nature of TeV-scale radiative seesaw models at collider experiments

0912.5536
Multi-Higgs portal dark matter under the CDMS-II results

0912.4841
Physical problems for future Photon Colliders

0912.2806
Identification of extra neutral gauge bosons at the International Linear Collider

0912.2747
A Hybrid Design of Project-X

■今週のイメージ

雪のなかのAAP（AAP snowed under）

加速器諮問委員会（AAP）会議の出席者たち。オックスフォード大学のデニス・ウィルキンソン・ビルの階段で、休憩時間にて。後ろに見えるのは、キーブルカレッジのチャペル。水曜日にオックスフォードで始まったレビュー会議は、当地では極めて希な大雪に見舞われた。画像：峠暢一氏。