Japanese Highlights

ILC NewsLine 2010年12月16日号

ILC NewsLine 2010年12月16日号　［英文記事］

■リサーチ・ディレクター・レポート

Jim Brau氏

Andy White氏

前進するSiD

（SiD moving forward）

今月のリサーチ・ディレクター・レポートは、シリコン測定器（SiD）役員会のメンバーであり、最近開催されたSiDワークショップで共同世話人をつとめた、Jim Brau氏（オレゴン州立大学）とAndy White氏（テキサス大学アーリントン校）の担当である。

11月15-17日に、SiD共同研究グループは、ユージンにあるオレゴン州立大学で開催されたワークショップに集まり、進捗を検討し、計画を議論し、2012年末が期限の詳細ベースライン設計報告書（DBD)に向けた活動を整理した。ワークショップでは、2011年8月までに完成予定の、コンパクトリニアコライダー研究（CLIC）の概念設計報告書（CDR）への協力についても検討・議論を行った。SiDの最近の活動の多くは、CLICのCDRにふり向けてられてきたが、これはILCの SiDにも有益なものとしてDBDへの取り組みに活かされることになる。

2012年末に発表予定の詳細ベースライン設計の作業のために、先月、ユージンにある、オレゴン州立大学で開催されたシリコン測定器共同研究グループ・ワークショップに集まった参加者ら。参加者達は、2011年8月に完成予定のCLIC概念設計報告書に対する協力についても議論を行った。画像：Jim Brau氏

SiDワークショップの主要目的は、DBDにむけた計画の検討、進捗を評価し、今後の工程を明確にすることである。DBDの各項目の発表者に求められたのは、設計上今後行うべきR&D、そのために必要な人員・予算、解決すべき課題、スケジュール、ベースラインとオプションの再とりまとめ、エンジニアリング概念やシミュレーションについて報告することであった。

ワークショップの始めにILCリサーチディレクターの山田作衛氏とILCプロジェクトマネージャー、Marc Ross氏がプレゼンを行い、ILCの実験プログラム準備におけるSiDの仕事の意義、また2012年末に公開予定の技術設計報告書（TDR）に向けた国際共同設計チーム（GDE）の活動におけるSiD DBDの位置づけについて説明した。

山田氏は、DBDの目的やそこに盛り込まれるべき項目を再確認しつつも、リソースの制約により、DBDでの検討掘り下げには限定される部分が出てくるであろうことを認めた。彼が強調したのは、現在進行中の測定器R&D、シミュレーション活動、物理研究の重要性である。DBDは、測定器実験の実現に向けて行われる作業が進みつつあることを実体的に示すものとして、2012年以降の活動の計画立案上に役立てられる。山田氏はまた、今後二年のあいだ国際測定器諮問委員会（IDAG）が果たす新たな役割について述べた。山田氏の実験管理組織（Research Directorate)は、来春まで中間報告を国際リニアコライダー運営委員会（ILCSC）に提出することになっており、SiD、ILDと共通作業グループに協力要請をおこなっていることは、ここ数ヵ月にわたって物理実験委員会の会合で議論されてきた通りである。おわりに、山田氏は、ILCSCの主導による包括的プロジェクト計画ガイダンスの試みに触れ、賛意を表明するとともに、みながこれに検討を加えて、ILCSCにコメントを送ることを促した。

Jim Brau氏のホストで、ワークショップ・ディナーはオレゴン州立大学物理学科がある、ウィラメット・ホールのアトリウムで開かれた。ホール床に刻まれた電子・核子散乱のファインマン図の一部が見える。写真下の円形パターン（の一部）はファインマン図中の核子である。画像：Jim Brau氏

Marc Ross氏は、GDEの最近の研究に関する会合の最新情報を紹介した。彼は、9月に、高エネルギー加速器研究機構（KEK）で開催された第1回ベースライン・アセスメント・ワークショップ（BAW1）の結果を踏まえ、加速器設計のベースラインを再設定することや、1月18-21日に米SLAC国立加速器研究所（SLAC)で開催されるBAW2にむけた準備について述べた。BAW1からの結論は、研究設計報告書に記載された加速勾配は平均値として維持、主線形加速器の構成については、もともとの二本のトンネル設計から一本のトンネルに変更することを提言した。GDEディレクター、Barry Barish氏は、これらの提言を受け入れた。BAW1には、測定器研究者グループから多くの参加があった。　BAW2では、加速器の運転電力の縮小や加速器施設の中心部分施設への陽電子源の再配置といったテーマを扱うが、これらにより、物理研究上のポテンシャルが影響を被ることが分かっており、測定器研究グループからの多数の参加が求められている。

GDEはまた、TDP中間報告書の準備を行っている。この中間報告書は、2011年始めに完成予定である。これらを経て、3月開催の、米国線形加速器物理学グループ・ワークショップ（ALCPG11）までには、新たなベースラインが確立され、2012年以降のR&D計画の立案が進み、1テラ電子ボルトのエネルギー・アップグレードへの設計も始まることが期待される。

SB2009の物理測定器ワーキンググループの世話人である、Jim Brau氏は、新しいベースライン設計についての物理・測定器研究者グループに関するワーキンググループの見解とりまとめについて説明した。SB2009設計に対する研究者グループの当初懸念については、これまでの一年間の検討・議論を通して対策検討が行われると同時に大幅に理解が進んだことをBrau氏は強調した。

R&Dの観点で特筆されるべきは測定器開発に関する最近の進捗である。1立方メートルの高抵抗電極板ハドロン・カロリメータの米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）での試験からの最初のデータに関するLei Xia氏の発表はその一例である。

ワークショップの締めくくりに、Andy White氏は、DBDの現状やDBDにむけた作業計画についてまとめた。DBD概略の更新版は、ユージンで開かれるALCPGワークショップにて、IDAGに提出される予定である。DBDに含まれる内容、また、予算・人員の制約で含まれない項目について、そこで明らかにされるはずである。

ワークショップで、DBD関連の議題と並ぶもう一つの議題は、CLIC関連でSiDが行っている活動をより幅広く周知することであった。このため、欧州合同原子核研究機関（CERN)のLucie Linssen氏とPeter Speckmayer氏による講演が行われ、他のプレゼンでもILCとCLICの話題をまとめたものが行われた。

ワークショップ・ディナーは、オレゴン州立大学の物理学科がある、ウィラメット・ホールのアトリウムで行われた。ワークショップホストを務めたJim Brau氏と、有意義な会議運営のための労をとった大学院生、スタッフにたいしては、ワークショップの終わりに、あたたかい拍手が贈られた。

［英文記事］

リサーチ・ディレクター・コーナー・バックナンバー

■世界の各地より

トンネルの展望

ILC土木施設とサイト選定グループがハンブルグのDESYにある欧州XFELとFLASHの訪問。Wilhelm Bialowons氏による報告記

（Getting a vision of tunnels
Wilhelm Bialowons reports from the visit of the ILC civil facilities and siting group to the European XFEL and FLASH at DESY in Hamburg.）

11月上旬、GDE土木建築設計とサイト検討グループのメンバー4人と、日本の産業界から2人が、2日間にわたり、ハンブルグにある、ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）を訪問した。訪問の目的は、欧州X線自由電子レーザー（XFEL）土木建設の現状視察と、関連してDESYのFLASH加速器の情報入手である。

次世代XFELの実験ホールの中。画像：John Osborne氏

初日は、XFEL入射器棟（現在は、巨大な穴が掘られてあるだけだが）、ほぼ実地と同等の条件下でXFELモジュールの輸送と据え付けを練習するためのモックアップ・トンネル、ILC測定器のための研究を行っているHERA西ホール、そしてHERAの加速器トンネルを訪問した。翌日、火曜の定期保守日には、FLASH直線加速器トンネルをまず見学、午後には今回の目玉、Schenefeldという町にある欧州XFELの研究棟の建設エリアを視察した。

スラリー壁と水中のコンクリート平板製の実験ホール穴の掘削は、すでに終わっている。実験ホール全体は、地下水面内に位置するので、その基盤は数百の摩擦アンカーで地下に係留され、壁面はコンクリート梁を格子状に組んだもので安定化されている。グループは、スラブ面に降りて、実験エリアを擁することになる 90メートル x 50メートルの大きさの感覚をつかむことができた。最終建設の様子を、実験ホールにつながる光ビームラインのトンネル掘削の準備作業の様子を見ることができた。

XFELトンネル掘削機の訪問後、トンネルの入口前にて。Vic Kuchler氏、榎本收志氏、John Osborne氏。画像: John Osborne氏。

二本目の直線加速器トンネルの建設は、数週間前に、このエリアから始まった。トンネルの内径は5.3メートルである。トンネルは、トンネル掘削機（TBM）を使って掘られ、プレキャストされた防水コンクリートで内装される。TBM切削ヘッドは、ベントナイトと呼ばれる、加圧された液体で満たされた部分で回転する。ベントナイト液は、それによる懸架装置でヘッドの軸ずれを防止するとともに、ズリの吸い出しにも使われる（吸い出された土砂の固体部分は、地上の遠心分離機で分離される）。ヘッドの後方に位置する、シールドと呼ばれる鋼製の円筒内では、プレキャストされたコンクリートブロックを組み合わせてトンネル壁が組み立てられる。

CFSグループの3地域からのリーダー三名は、掘削モードで運転中のTBM（TULAあるいは「レーザートンネル」と呼ばれる）を訪れ、TBMの制御ルームを実地に視察し、コンクリートブロックからトンネルの壁リングが一セット据え付けられる様子を見学することができた。トンネル建設の設計位置からのずれが、わずか3ミリメートルに留まることを目の当たりにし（！）、三名は、軟弱地盤であるにも関わらず高い精度をもつトンネル掘削機の運転に非常に感心した。

この訪問では、また、水で飽和した土壌で浅いトンネルや地下建築物を造る方法、単一のトンネルで成る加速器トンネルの実装と部品の設置手順なども見ることができた。

2日間の訪問は非常に実り多いものであり、CFSチームは多くのアイデアやレッスンを持ち帰ることとなった。

- More about the European XFEL
- Follow the XFEL tunnel-boring machine

［英文記事］

■ディレクターズ・コーナー

Barry Barish氏

 ILCベースラインを発展させる：一本の主線形加速器トンネル

（Evolving the ILC baseline: single main linac tunnel）

先々週、私は今後2年にわたって取り組む技術設計活動でのベースラインをどのように発展させていくのか、その動機、考え方、進め方について解説した。技術設計の仕事は、2012年末にTDRの発表で完了する。先週、私は「トップレベル変更管理」の4つの案件のうちの第一項目について論じ、主線形加速器運転の加速勾配に関する提案の承認決定を発表した。今日、私は二件目の変更案件について解説したい。提案は以下の通りである：「主線形加速器について、そのトンネル建設を単一の加速器トンネルのみに変更することを提案する。すなわち、基準設計にある、RF機材設置用の副トンネルは除去する。単一トンネルに適応するため、ハイレベルRF（HLRF)電源とRF分配装置については、基準設計報告書（RDR）での提案に替えて、2つの新しいスキーム（「クラスター化されたRFシステム：KCS」と「分散RFシステム：DRFS」）をベースラインとし、その開発を進めることを提案する。これらの新スキームの開発進行が良好でない場合には、RDRのHLRFスキームに戻ることは可能である」。変更評価委員会のアドバイスを取り入れ、私はこのベースライン変更を承認することにした。

ILCの主線形加速器についての、基準設計での二トンネル構想と、新しい単一トンネル構想。

RDRの時点で、私たちが二トンネル構成を選択したさいの主な理由は、2つあった：一つは、建設サイト未定の時点で、建設時・運転時の人員安全確保上の諸条件を完全に満足できるかの懸念、もう一つは、ILC加速器の運転上の信頼度や稼働率を確保するうえでの懸念である。安全確保の問題については、その後、広範な研究が行われ、トンネル一本の構成であっても世界中の安全基準をクリアすることが可能であると結論づけられた。信頼度・稼働率については、Tom Himel氏（SLAC）らの開発したシミュレーションプログラムを使い、既存加速器での実績データを踏まえての研究が行われ、トンネル一本の構成でも良好な稼働率が達成可能と結論した。

安全上や稼働率上の問題が解決したならば、トンネル一本の構成への変更は単純で、ただちに地下トンネルの施工工数の大幅削減が可能と思う人もあろう。しかし、沢山の仕事が必要になる別の問題が起こってくる：それは、一本のトンネルに収まるようなコンパクトな加速器をどのように作るのか、の問題である。その結果、超伝導クライオモジュールにマイクロ波電力を供給するために、異なった二つのプランが考案されることとなった。

KCSで、一キロメートル毎に設置された地上建物から高周波電力がトンネル内に供給される様子の概略図。

DRFSの概略図。高周波電力源のための大きな地上建物を必要としないので、山岳サイトに適している。

提案の一つ（いわゆるKCS）は、クライストロンを地上に設置し、およそ1キロメートルごとに切り離された巨大な建物にまとめる（クラスター）ものである。各クラスターからは、オーバーモードの導波管を使って、大高周波電力が地下のクライオモジュールまで送られる。このソリューションの特徴は、クライストロンをトンネルから地上に追い出したことである。KCS構成では、従って、比較的小さなトンネル内径でのシステム実装が可能となる。このシステムでの積み残しの課題は、システムの実機規模での検証である。潜在的な問題としては、一クラスターの何処かで何かが故障した場合、その影響は線形加速器のなかの約1キロメートルに及びうる、ということで、システムの信頼度要請が厳しい点が挙げられる。KCSソリューションは、深度の大小にかかわらず適用可能と考えられる。^※

※Barish氏の記述には、KCSソリューションは、深度の大小にかかわらず適用可能と考えられる、とある。しかし、これは、「クライストロンクラスターのための地上の建物立地が得られて、地下へのアクセス施工が容易ならば」という条件のもとの話である。

もう一つの提案システムは、DRFSと呼ばれ、これはトンネル内におよそ8,000台の小型クライストロン・システムを設置する方式である。DRFSの1ユニットでは、1台の800kW出力の小型のアノード変調型クライストロンが2台の空洞に高周波電力を供給する。DRFSシステムもまた、比較的小さなトンネル内径に実装可能であるが、運転上、空洞の性能ばらつきにきめ細かく対応した優れた柔軟性をもっている。これの課題は、コストとメンテナンスは重要な問題であって、この方面で多くの研究が必要とされている。

最後に、二つの新たに提案されたソリューションのR&Dが未完成であることを踏まえ、RDRと同じタイプのRFシステムであるがこれを一本のトンネル内におさめるソリューションも追求している。この場合には、いくぶん大きなトンネル内径（~6.2メートル）に機材を詰め込むことが必要となる。ただし、これは欧州のX線自由電子レーザー（XFEL）システムと類似しているので、KCSやDRFSの開発で問題に遭遇した場合には適切かつ信頼性の高い代替システムと呼べる。

トンネルを二本構成から一本構成に変更することの意味合いについて、この一年間詳細な研究が行われた。広範な課題について系統的な検討を行い、一本構成のトンネルについて異なったタイプのサイトに対応する技術ソリューションと、それへの確信を持つに至ったことを喜びたい。複数の可能性をカバーするために、HLRFとしては複数のオプションを追求することになった。しかし、その結果、私は、設計のなかにいかなるサイトにも適応できる柔軟性が取り込まれたと考えている。技術設計フェーズの後半では、上に触れたような残された問題への取り組みを通じて、一本構成にトンネルに基づく堅牢なILC設計が必ずTDRに提示できるはず、と考えている。

［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

Second Baseline Assessment Workshop (BAW-2)
SLAC
18-21 January 2011

今後のスクール

US Particle Accelerator School (USPAS)
Old Dominion University, Hampton, Virginia, USA
17-28 January 2011

Excellence in Detectors and Instrumentation Technologies (EDIT 2011)
CERN, Geneva, Switzerland
31 January - 10 February 2011

■ニュース記事

From People's Daily
13 December 2010

中国初の深地下研究所、ダークマターのための運転を開始
中国初の深地下研究所が、12月12日、四川省のJinpin水力発電所で公式運転を開始した。中国が、現在物理学で独自の地下科学の実験研究のための最先端施設を得たことを意味する。
［英文記事]

From nature
10 December 2010
LHC、ヒッグス探索のための運転
コライダーは、未発見粒子の探索のため、2012年も運転を継続する。
［英文記事]

From Spiegel
10 December 2010
"Science Slam"-Finale - Große Show mit Schlaumeiern
Hier wird das Referat zum Event: Beim "Science Slam" wetteifern Studenten und Doktoranden darum, wer besonders amüsant über Exotisches sprechen kann - von Quantenwissenschaft bis zur Stringtheorie.
［ドイツ語記事]

From industrie.com
8 December 2010
Pour la science : Philippe Lebrun
Le mécanicien des particules.
... Clic aura pour vocation d’étudier de près les phénomènes découverts au LHC. Tout comme le projet concurrent ILC (International linear collider), qui réunit lui-aussi un impressionnant panel international de scientifiques.
［フランス語記事]

■アナウンス

◇NewsLineの休刊予定

NewsLineは、2週間休刊します。次号は1月6日に発行。良い年末年始をお過ごしください！

◇ILC Memo
2010-004
GDE Change Evaluation Panel - TLCC-2 – Decision Memo

2010-003
GDE Change Evaluation Panel - TLCC-1 – Decision Memo

◇ILC Internal Document
2010-050
BAW-1: ML Accelerator Gradient - Summary of Discussions and Proposal

◇arXiv preprints
1012.2792
Vertex Tracking at a Future Linear Collider

1012.2367
Precision Electroweak Measurements and Constraints on the Standard Model

1012.1730
Discrimination of SUSY breaking models using single-photon processes at future e+e- linear colliders

◇ILC-HiGrade Report
2010-007
2nd Sound as quench localisation tool

■今週のイメージ

芸術の（CLIC）研究

（A (CLIC) study in art）

この画は芸術と科学の二つの分野の触れあいから生まれたもの。CLIC CDRの編集の合間に、CERNのHermann Schmickler氏は、スイスのChataigneriaeインターナショナルスクールでの芸術の授業で、次世代コライダーについてプレゼンを行った。15～17歳の生徒がCLICのイメージを描いた-ここに示すのは、提出された40の作品のうちの二つ。CERNでは最近、全作品の展示が行われた。このうちひとつは、CLICのCDRの表紙で使われる予定。

 

ILC NewsLine 2010年12月9日号

ILC NewsLine 2010年12月9日号　［英文記事］

■ILC NewsLine特集号：ILC空洞‐全世界的な成功の年

（ILC NewsLine special issue: ILC cavities — a globally successful year）

今年も年末が近づいてきた。この一年の国際的な国際リニアコライダー（ILC）プロジェクトを振り返ってみよう。最もめざましいのは、ILC R&Dの短期マイルストーンのひとつである「35MV/m（1メートルにつき35メガボルト）以上の加速勾配と所定のQ値をもつ空洞を50パーセントの製造歩留まりで達成」の品質目標が、世界各地で達成されたことである。これは、世界で今年製造試験された空洞のうちの半分が、ILCの運転に用いることができる、ということを意味する。次の目標は、90パーセントの性能歩留まりの2012年中までの達成である。米コーネル大学、ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）、米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）、米ジェファーソン研究所（JLab）、高エネルギー加速器研究機構（KEK）といった世界中の研究機関からのテストデータがILCの空洞データベースへと順次送りこまれている。また、2010年1月から稼働した「S1グローバル」プログラムでは、クライオモジュールに世界中からの8台の空洞パッケージが収められた。

今号のディレクターズ・コーナーで、Barry Barish氏は、ILCベースラインを発展させるための一年間に及ぶプロセスについて執筆、平均空洞加速勾配と品質製造必要条件の設定について解説している。KEKの超伝導高周波試験設備（STF）からはホットなニュースが、Fermilabからは「冷たい」ニュースー最初の米製ILC型8空洞クライオモジュールの絶対温度2度までの冷却成功—が届いている。

こちらにILC超伝導高周波空洞R&D関連の1年間のマイルストーンをについて、2010年にILC NewsLineで発行された記事をまとめました。併せてご覧下さい。

■世界の各地より

Fermilab Todayより：Fermilab、SRFクライオモジュール一号機の運転を開始

（From Fermilab Today: Fermilab begins operation of first SRF cryomodule）

100人以上のFermilabのスタッフが、クライオモジュール 1のアセンブリと運転に貢献した。科学者、エンジニア、技術者、安全人員、管理者ら。 写真：Reidar Hahn氏

編集者のメモ：Fermilabで、一番目の超伝導高周波（SRF）のクライオモジュールの設置風景を撮影したビデオもご覧ください。

世界中の素粒子物理学研究所の人々が、Fermilabで予定されていたクライオモジュールの冷却作業を注視してきた。

100名を超えるスタッフによる何年にもわたる努力の結果、FermilabのSRF先端加速器試験施設で、クライオモジュール1（CM1）の冷却作業が始まった。11月22日午前11時、CM1の中を液体ヘリウムが流れ、絶対温度2度（-271℃）まで冷却された。

これは、次世代加速器のための主要な先端技術である、超伝導RF空洞モジュールのテストを行う装置が『起動した』瞬間であった。今後数年のあいだ、Fermilabは、実験研究用の粒子ビームを加速するために、このようなクライオモジュールを使用する予定である。

「施設にとっては大きな出来事です」と、Jerry Leibfritz氏（試験施設プロジェクト・リーダー）は語る。「いよいよ運転が始まろうとしています。クライオモジュールの試験研究ができる設備が新たに立ち上がった、ということです」

「施設にとっては大きな出来事です」と、Jerry Leibfritz氏（試験施設プロジェクト・リーダー）は語る。「いよいよ運転が始まろうとしています。クライオモジュールの試験研究ができる設備が新たに立ち上がった、ということです」

CM1は、米国では、同型のクライオモジュールとして唯一のものだ。Fermilabは、SRF技術を向上させるために、米国の産業界や国際的な研究機関と密接に協力している。CM1が冷却されたいま、FermilabはSRF加速器研究の場に本格参入したことになる。

「次世代の加速器がどこで建設されるかに関係なく、これから建設されるどんな加速器でも、主要な役割を担って行きたいと考えています」と、Leibfritz氏。「もちろん、Fermilabに建設されればよいとは思っていますが」。

CM1の立ち上げは、DESYからクライオモジュールキットを得て、その組み立てを始めた2007年にスタートした。完成したクライオモジュールが設置されたのは、新ミュオン実験棟内の試験施設である。

研究チームは、今年、これまでに、冷凍機システムとクライオモジュールの運転に必要な、多くの周辺システムを完成させている。

9月には、スタッフは、マイクロ波電力のクライオモジュールへの供給口である「空洞入力カプラ」の調整試験を最大約4メガワットまで行った。

そして今、CM1の「見せ場」がやってきた。

「単体空洞の冷却はいつも行っていますが、それは検査目的のものです。完成モジュールの冷却や電力供給することで、はじめてすべてがきちんと組み立てられ、システムとして運転可能であることが証明されるのです」と、Elvin Harms氏（CM1の運転調整担当）は語った。

クライオモジュール1は、米国唯一の8空洞SRFクライオモジュールである。11月22日に2ケルビン（-271℃）への冷却に成功した。 写真：Reidar Hahn氏

冷却試験は、試験設備の最初の試運転フェーズが完了間近であることを意味する。残された作業は、冷却システムやマイクロ波電力システムの微調整である。

「ビームがまだ無いところを除けば、何でも測定することができます」と、Leibfritz氏。

2011年3月には、電子ビーム源の設置を行うフェーズ２の活動が始まる。

「みんな張り切っています。ここまで来るのに長い時間がかかりましたから」と、Harms氏。「一人の人間や小さなグループではできないことでした。みながまとまり、苦労を分かち合い、勉強してきました。チームの努力があってこそできたことです」。

［英文記事］

KEKより：２機の日本製９セル超伝導空洞、連続してILCの要求を達成

（From KEK: Japanese 9-cell SCRF cavity meets ILC specifications）

最適化された空洞の設計や製作は容易な作業ではない。空洞製作において、研究者が求めている2つの重要なパラメータがある。「加速電界 35MV/m、Q値>0.8×10¹⁰」だ。KEKの超伝導RF試験施設（STF）で行われた、ILC用の超伝導加速空洞の縦測定試験で、ILCで要求されている要求仕様を満たす記録を国内で初めて達成した。ILC実現の最重要課題のひとつである、高性能な空洞の量産に向けて弾みがついたかたちだ。

ILC実現に向けた２つの重要なパラメータが、加速電界とQ値（Qo）。加速電界とは、一定の長さで得ることができる加速エネルギーのことで、通常MV/mで表される。高い加速電界を実現することは、加速器の性能向上や省エネルギー・省スペース化を図るうえで大変重要だ。高加速電界を実現すると加速器の長さが短くなるため、コスト削減にもつながる。Q値とは、一定の電界強度を実現するために必要電力量を示す指標。超伝導空洞は、少ない投入電力でより高い電界強度を発生させることが特徴であり、Qoの値が大きいほど性能が良いと考えられている。

<図1> MHI-012、MHI-013の1回目の縦測定の結果。ILC空洞の製造スペックを満たしている。

<図2> MHI-012の第２回測定結果。最高加速電界は40.7MV/m.

11月25日にSTFで、三菱重工業株式会社が製造した9セル加速空洞の13号機「MHI-013」の縦測定試験が行われた。その結果、この空洞は、ILCで要求されているスペックである加速電界31.5MV/m、Q値>1×10¹⁰および加速電界 35MV/m、Q値>0.8×10¹⁰を国内で初めてクリアしたことが確認された。ILCの主線形加速器では、31.5MV/m および Q0 > 1×10¹⁰で運転される。そのために事前に縦測定で、35MV/m および Q0 >  0.8×10¹⁰ の目標をクリアすることが求められているのだ。

「高輝度光子ビーム発生装置開発プロジェクト用に制作したMHI-012、MHI-013の２機の空洞について、1回目の空洞の表面処理と縦測定を行いました」と、KEK助教の渡邉謙氏。「今回の結果の裏には、KEK側の品質評価に対するシステムが以前にくらべて飛躍的に向上したことと、多くの知見が蓄積されたこと、またそれをメーカー側へしっかり伝えることで、空洞製作のレベルも向上したことがあります」と語る。

1メートル長の加速空洞は、超伝導体であるニオブ材でつくられている。空洞の内表面に不純物や欠陥があると、電気抵抗を悪化させたり、フィールドエミッション(電界放出)と呼ばれる加速の効率を落す現象を起こしたりする原因となる。そこで、空洞の性能を引き出すため、空洞の内面の処理を行っている。金属の表面を溶解させる電界研磨や、欠陥部分をやすりで削る物理研磨、超純水を使った高圧洗浄など、様々な方法で不純物や欠陥等を取り除く。これら一連のMHI-013の表面処理は、STF内に建設された電解研磨(EP)設備で行われた。

MHI-012、MHI-013の両空洞は、受け入れ・各表面処理後に高分解能カメラを用いて、空洞内面の光学検査も行っている。「最終の電界研磨の前には、空洞内部に高電界の発生を阻害するような幾何学的欠陥が無い空洞であることを確認しています」と渡邉氏は言う。

第一回の測定では、MHI-012、MHI-013ともに35MV/mを超える結果を出した。加速電界だけを見ると、両空洞ともILCの要求を満たしているように見える。しかし、MHI-012のほうは、最大加速電界は38.2MV/mという好成績だったものの、フィールドエミッションが原因でQoが落ちてしまい、要求を完全には満たさなかった。MHI-013は、MHI-012で行った処理方法に加え、これまで行ってきた処理方法を考慮して、状況に応じてパラメータを若干変えて表面処理を行った。「その結果、清浄な空洞内面を作ることができ、フィールドエミッションによる損失が抑制されたため、ILCスペックを満たすことができたと考えています。性能向上のカギとなるのは、表面処理のパラメータ・作業環境および作業手順をインフラ・設備に合わせて、変えて行くことだと考えています」（渡邉氏）。

KEKの研究チームは、12月８日（水）に、MHI-012の二回目の表面処理・縦測定を実施した。この測定で、MHI-012はILCの要求を達成した。「加速電界40.7 MV/m、 Qo = 6.12x10⁹を記録し、日本製9セル空洞で初めて40MV/mの加速電界を超える性能を達成しました」。40.7 MV/mの加速電界の状態でも、MHI-012は超伝導破壊（クエンチ）を起こさなかった。つまり、さらに投入電力を増やせば電界強度は上がるはずだった。しかしこの空洞は、縦測定終了後に高輝度光子ビームプロジェクトのためビームラインへの組み込みが予定されていたため、「ここで無理をして空洞を壊すと問題がある、ということで、40.7MV/mの時点で測定を終了しています」と渡邉氏。「品質維持に向けてよりいっそう努力していかなければなりません」と気を引き締めた。

<図3>測定風景 2010年11月25日 山本(明)氏 撮影

［英文記事］

■ディレクターズ・コーナー

Barry Barish氏

ILCベースラインを発展させる：主線形加速器の運転加速勾配

（Evolving the ILC baseline: main linac operating gradient）

先週、私は、ベースラインを発展させる今後2年にわたって推進する技術設計活動での動機と進め方について解説した。この仕事は、2012年末に技術設計報告書（TDR）を発表することで完了する。TDRのベースラインは、一連の具体的な変更を行うことで進化している。変更提案のうち4つは大きな影響を持つので「トップレベル変更管理」措置が必要であるとしている。私は、先週、そのプロセスについて解説した。

Rong-Li Geng氏がBAW-1で発表した最近の加速勾配の性能歩留まりの有望な結果。統計サンプル数は非常に限られているものの、35MV/mで90%の性能歩留まり。私たちが目指すTDRの目標を達成している。

Fermilab、DESY、イタリア国立核物理研究所（INFN）の共同研究によりつくられたCM-1と呼ばれる、Fermilabの超伝導RF試験施設にある最初のクライオモジュールは、最近、試験のために絶対温度2度まで冷却された。

今日は、ベースライン変更提案のうちの一つ目について、これは最近決着を見たものだが、解説したい。要約すると、一年間にわたる議論・検討の結果、9月に開催されたベースライン・アセスメント・ワークショップ（BAW）で、次のようなまとめと提案をプロジェクト・マネージャが行った「主線形加速器の加速器運転では、これまでも前提としていた勾配1メートルにつき平均31.5MV/m、平均Q値10¹⁰の仕様は維持するが、個別空洞の加速勾配については20パーセントまでの広がりを許容する」。私は、変更評価委員会からの大幅な協力を得て、この提案にかんする評価を行い、先週も述べたとおり、この提案を承認した。これは主線形加速器の運転において、加速勾配の設定値とマージンとを定めるものである。

運転加速勾配は、コストに影響を及ぼす。これは、目標とする最高エネルギーである500GeVに到達するうえで、加速勾配が所定のサイト長さを決め、あるいは決まったサイト長のうちで所定のエネルギーにどれほど確実に到達できるかを決めるからである。運転加速勾配の設定に従ってTDRに向けた加速勾配R&Dの目標が決まり、また、工業化に向けた生産や受入必要条件、アセンブリ、検査、性能への要求も決まってくる。これまで長い間掲げていたQ0 ≥ 8 10⁹、35MV/mという、高い加速勾配の空洞性能達成に向けた世界的R&D活動のなかで、これまでに２回の表面処理後の製造性能歩留まりが56パーセントであることが実証されている。2010年のために設定したこの目標を達成したことで、TDRまでの目標90パーセントも可能であろう、という自信を深めているところである。もちろん、今後の作業として、費用対効果を考慮した空洞生産の最適化や、それによる再処理や他の作業に対する実際の戦略策定は残された課題である。そのためには、より多くのデータである。ILCと類似の処理工程でつくられる、欧州X線自由電子レーザー（XFEL）用の空洞から得られる大量の知見が待ち望まれる所である。

高加速勾配の空洞R&Dプログラムは、TDRフェーズ以降も続くものだ。そのなかで、製造工程の改善（特に品質管理における）、表面処理工程の改善、たとえば縦置きでの電解研磨処理といったもの、による時間や工程数コストの低減などが行われるだろう。、電界放出の理解やその低減に向けたさらなる研究も続けられるはずだ。

高加速勾配空洞の製造は、問題の一部にすぎない。ILCの場合、私たちは1台のクライオモジュールに、9台の空洞を設置したものを1ユニットとして運転を行う。私が承認した提案では、主線形加速器クライオモジュールの運転に、最高20パーセントの広がりで、31.5MV/mの平均運転加速勾配を設定している。私たちはこれらのパラメータが現実的であり、達成可能なものであると考えているが、その実現は簡単ではない。また、この設計仕様変更はILCの物理研究上のポテンシャルには本質的な影響を及ぼさず、従って実験研究者グループからの懸念は出なかった点についても触れるべきだろう。

空洞の目標を達成するための出発点は、空洞設置前に35MV/m、縦測定試験で、平均して38MV/m^※の加速勾配をもつ空洞を製造することである。縦置きテストからクライオモジュールを水平に設置する際の加速勾配のロスは、およそ3パーセントを見込んでいる（または仮定している）。主線形加速器の運転加速勾配は、主線形加速器に空洞を設置した後は継続的に運転できるような値となっている必要がある。継続運転時は、クライオモジュールテストで得た最大加速勾配から1.5MV/m低く設定するのが妥当と考えられ、また、運転制御上のマージンとしては3%を見ておけば十分と考えられる。その結果、運転加速勾配で平均31.5MV/mという現在の値を再び得る。

※Barry氏の記述には、空洞設置前に35MV/m、縦測定試験で、平均して38MV/mとある。しかし、空洞設置前の縦置き試験時の加速勾配は、35MV/m ± 20% 。つまり、28MV/m - 42MV/m 。また、縦置き試験時の平均加速勾配は35MV/mである。

R&Dプログラムで、最近見られたような成果が今後も続けば、空洞性能はこの前提を上回ることになる可能性もある。しかし、現時点では、2012年末までに達成が可能と考えられる値に目標を設定している。さらなる改善が得られれば、加速器の全長を短くし若干のコスト減も実現するだろう。TDRのベースラインとして。主線形加速器の運転加速勾配に関するこの提案が承認されたということは、ILCの現実的な設計を開発するうえでの重要な一歩を意味する。主線形加速器は、ILCの中核技術である。R&Dプログラムによって、ILCのの高加速勾配線形加速器の技術基盤の確立に向けて大きな前進が得られた、と言える。

［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

Second Baseline Assessment Workshop (BAW-2)
SLAC
18-21 January 2011

今後のスクール

US Particle Accelerator School (USPAS)
Old Dominion University, Hampton, Virginia, USA
17-28 January 2011

Excellence in Detectors and Instrumentation Technologies (EDIT 2011)
CERN, Geneva, Switzerland
31 January - 10 February 2011

■ニュース記事

From Astronomy
6 December 2010

研究の道：米フェルミ国立加速器研究所、その２
米フェルミ国立加速器研究所（略すとFermilab）と聞いて、宇宙論をまず思い浮かべる人は少ないだろう・・・
［英文記事]

From CERN
6 December 2010

欧州合同原子核研究機関（CERN）実験、反水素ビームに向け前進
CERNのASACUSA実験は、反物質を研究するための革新的な技術を開発し、重要な前進をとげた。CUSPトラップと呼ばれる、粒子トラップを用いて、実験は、飛行中に大量の反水素原子を生成することに成功した。
［英文記事]

From Le Figaro.fr
3 December 2010
Des télescopes sous l'eau pour écouter le chant des baleines
Les détecteurs de neutrinos cosmiques ont trouvé une nouvelle application. Les cétacés utilisent en effet les mêmes fréquences que ces particules pour communiquer.
［フランス語記事]

■アナウンス

◇ECFA「リニアコライダーのための物理・測定器研究」を延長

（ECFA extends the "Study of physics and detectors for a linear collider" ）

11月26日、将来加速器欧州委員会（ECFA）は「リニアコライダーのための物理・測定器研究」の期間を2013年の末まで延長することを決定し、また、この研究グループの新委員長に、Juan Fuster氏を指名した。プロジェクトにとって特に重要な時期を迎えるにあたり、こうしたECFAの決定は、リニアコライダーに関する欧州の活動に対する確固とした支援の姿勢を示すものである。リニアコライダー物理・測定器国際研究組織の共同委員長、また、ILCリサーチ・ディレクター山田作衛氏のもとの欧州地域代表他の国際的な仕事を行ってきた、前委員長François Richard氏の任期は、これをもって終了した。Juan Fuster氏はスペインにおけるILC活動の非常に積極的な推進者であり、とりわけ、2006年にバレンシアで開催されたECFAワークショップではその主催者を務めている。

- View slides of the latest ECFA meeting at CERN

- Latest "ECFA Study of Physics and Detectors for a Linear Collider" workshop at CERN


◇arXiv preprints
1012.1035
Measuring a Light Neutralino Mass at the ILC: Testing the MSSM Neutralino Cold Dark Matter Model

1012.0824
Electroweak non-resonant corrections to top pair production close to threshold

1012.0189
Indirect search for color octet electron at next generation linear colliders

1012.0167
The Higgs sector of the minimal B–L model at future Linear Colliders

1011.6314
Design and Construction of a Cherenkov Detector for Compton Polarimetry at the ILC

1011.5969
Performance of Glass Resistive Plate Chambers for a high granularity semi-digital calorimeter

■今週のビデオ

Fermilabに設置されたクライオモジュール

（Cryogenic Module installed at Fermilab）

FermilabのILC型SRFクライオモジュールの一号機を設置する様子を撮影したビデオが閲覧できます。2010年11月23日のクライオモジュールの冷却については、今週の関連記事もご覧ください。
ビデオ：Fermilab

ILC NewsLine 2010年12月2日

ILC NewsLine 2010年12月2日号　［英文記事]

■特集記事

タングステン・ハドロン・カロリメータの粒子シャワー

（It's particle showers in a tungsten hadron calorimeter）

先週の「What is it？（これは何でしょう？）」は最近の試験結果を示したものだったのだが、残念ながら、空洞の温度マッピングの画像ではない。では、この図から何を読み取ることが出来るのだろうか。今週のゲストライターであり、カロリメータの専門家、Frank Simon氏が解説する。

先週のILC NewsLineの「What is it？」の画像は、私たちが最近ILC用カロリメータのプロトタイプのことを、なぜ「イメージング・カロリメータ」と読んでいるのか？　そのことを表す絵に描いたように見事な例だ。画像は、CALICEのタングステン・ハドロン・カロリメータのプロトタイプの中にある、3種類の粒子を示している。左から右 に、電子、ミューオン、パイ中間子。画像は、欧州合同原子核研究機関（CERN）で最近行われたテストビームから取得されたものだ。

ここで、そもそも論から解説しよう。

CALICE共同研究グループは、次世代リニアコライダー向けの非常に粒度の高いカロリメータの開発・研究を行っている。このカロリメータは、素流反応の高度な再構成技術である「粒子フロー」のために最適化されたもの。最近測定器に付加されたのは、タングステン・アブソーバー・プレートをもつハドロン・カロリメータで ある。これはCALICEグループが試験した。この測定器は、コンパクトリニアコライダー（CLIC）実験では、3TeVの衝突エネルギーによって超高エネルギーのジェットが発生する。 エネルギーを正確に測定するために、カロリメータで、CLICで発生する超高エネルギーのジェットを観測するには、ILC測定器の場合より多くの材料が必 要となる。巨大な実験用電磁石（非常に高価で、技術的にチャレンジングである）のサイズをこれ以上大きくすることなく、これを達成するためには、より高密度な吸収物質を使ったカロリメータが必要だ。これにより、私たちはより多くの材料を粒子に適合させ、同じ量で相互作用させることができるようになる。そして、タングステンは同じくらい高密度のものとなり、これは、当然の選択であろう。

このような測定器がどのように機能するかについて 研究するため、CERNのリニアコライダー測定器グループとCALICEは、厚さ1センチメートルのタングステン・プレート（実際に約18g/cm³の密度のタングステン合金）とCALICEアナログ・ハドロン・カロリメータの検出層を用いた、プロトタイプを製作した。このプロトタイプは、11月、 CERNの陽子シンクロトロンで、1GeV～10GeVのエネルギーでいろいろな粒子を使ったテストが行われた。今週のイメージの画像は、8GeVでの電 子、ミュオン、パイ中間子を表す。これは、物質の粒子の異なるふるまいやタングステン・カロリメータの特徴のいくつかを明らかにするものだ：

イベントディスプレイから分かるように、ミュオンは最初にイオン化してエネルギーを失い、簡単に物質を付き抜ける。電子は、吸収物質材で電磁シャワーをつくる。シャワーの進展は、タングステンのおよそ3ミリメートルの放射長により支配される。画像が示すように、それは非常にコンパクトな電磁シャワーにつなが る。一方で、吸収長により、ハドロン・シャワーの特徴となるサイズが決められる。そして、それはタングステンの放射長の30倍大きい。そのため、カロリメータのアブソーバーでのはっきりとわかる反応で生成される二次粒子により、パイ中間子シャワーは、さらに長くなるのだ。それに加え、ハドロン・シャワー は、電磁シャワーも含む。中性パイ中間子が材料との相互作用結果二次粒子としてつくられるときにそれらはつくられるのだ。それらの中性パイ中間子は、2つの光子にすぐに崩壊し、電磁シャワーを引き起こす。パイ中間子のイベントの濃い中心部で明らかに見えるように、それらの電磁シャワー部はカロリメータで電子の相互作用を特徴づけるコンパクトな構造を示している。タングステン・カロリメータで、電磁シャワーとハドロン・シャワーとの違いは、鋼製のカロリメー タで研究された以上に明白となり、物質でのハドロン相互作用の研究に新たな道を拓くことだろう。

関連記事など
  - Ten thousand eyes on new physics
  - Key evaluations underway for particle flow calorimetry
  - Textbook tests with tungsten

［英文記事]

モンブラン・トンネルを視察するリニアコライダーの科学者たち

（Linear collider scientists tour the Mont Blanc tunnel）

地下トンネルを駆け巡りすごい衝突を生み出す微粒子は、加速器の主役である。忘れられがちであるが、人々もまた、トンネルの中で活動する。だから、トンネル内にいる人々の安全対策は、トンネルを飛んで行く素粒子と同じくらい、注意を払う必要がある問題なのだ。

10月、モンブラン・トンネルを視察する、国際リニアコライダーワークショップに参加した科学者とエンジニアら。双頭の消防自動車の前にて。両端に運転室があるため、トンネル内の狭い場所で車の向きを変えなくて済む。画像：John Osborne氏

安全への道。この酸素を送りこまれた脱出トンネルは、安全避難所を通ってそれより上の路面レベルからアクセスできる。トンネルは、11.6キロメートルのモンブラントンネル全長にわたる。画像: John Osborne氏

初秋に、リニアコライダー研究グループの科学者とエンジニアは、トンネル安全対策が適正に行われている事例として、モンブラン・トンネルを視察した。フランスとイタリアをつなぐ11.6キロメートルの幹線道路トンネルは、土木工事の安全モデルである。

「モンブランの安全システムは非常に効果的で、様々な目的に対応できます」と、Vic Kuchler氏（ILC米州土木建設設計とサイトグループ（CFS）のリーダーであり、国際的なCFS活動のコーディネータ）は語った。「私たちがILCのために行っている対策と同様のシステムになります」

次世代粒子コライダー用のトンネルは、山麓を通り抜けて自動車が走ることは無い。しかし、それでも今回の視察は、同程度の規模のプロジェクトの安全機能についての詳細を知ることができ、科学者にとっては有益なものだった。また、先輩エンジニアたちが苦労して学んだ教訓についても知ることができた。

「モンブラントンネルの大惨事は、世界中のトンネル設計に巨大な影響を及ぼしました」と、John Osborne氏（CFSのILC欧州リーダー、CERN所属）。

1999年、モンブラントンネル通過中に、マーガリンを運搬するトラックが炎上した。トンネル内の温度は1000℃を上回り、5日間、誰もトンネルに入ることができなかった。この事故で39名が亡くなった。

フランス政府とイタリア政府は、トンネルの再建に3年の歳月と、4億8000万ドルの予算を費やした。

「印象に残ったのは、事故後、そこを通り抜けることがどれほど難しかったかということです」と、Kuchler氏。「現在の安全レベルまでトンネルを改装するには、非常にコストも時間もかかりました」

現在のモンブラン・トンネルは、考え得るほぼ全ての安全弁 ― 汚染物質用排出口、ガス排気口、人の脱出口 ― を備えている。通りの下でトンネル全長にわたって設置された換気ダクトは煙の通り道となる。酸素を送りこまれた脱出トンネルは、人々の安全な歩行を確保する。そして、コントロールルームに配置されたトンネル担当職員は、絶えず更新される通路の見取り図を表示する巨大なモニターの助けを借りて、温度、圧力、空気の状況を追うことができる。

「実際のところ、ちょっと変ですよね」と、Osborne氏。「これらとILCプロジェクトとどう関係があるのか？と思われるかもしれません。しかし、モンブラン・トンネルとILCトンネルの間には類似点があるのです」

1つの類似点は、人々が有害物質から避難するための緊急待避所を、一定の間隔をおいて設置するという設計を、ILCでも採用するかもしれない点だ。モンブラン・トンネルでは、待避所の入り口は明るい緑色になっていて、車道の両側に300メートルごとに置かれている。待避所には、安全オペレーター通信できるテレビ電話回線があり、また、脱出トンネルにもつながっている。リニアコライダーの場合、待避所は放射線からの保護という目的もある。

「たとえばCLICでは、安全地帯への脱出を可能にするには、500メートルごとに防火遮断を設置することであると検討しています」と、Osborne氏。

もう一つの類似点は、換気システムである。加速ビーム・パイプの多くの主要部分で、冷却剤としてヘリウムはが使われている。不測のヘリウム漏れによる事故が起きた時、ヘリウムを排出する換気システムは、トンネル内の各地区の特定のトンネルの構成に合うように開発される。

もうひとつの危険要因である「煙」を排気ためのアイデアとして、アジア地域やヨーロッパ地域では、トンネルの長さに従って、空気圧を厳しく制御し、防火遮断をつくるために、加速器トンネルを区分する方法が提案されている。煙が排出される間、空気が天井からポンプで供給される。米州地域では、全体的な換気システムの一部として、煙は排気扇風機を使って取りだされることになっている。

科学者は、モンブランのトンネルモデルからヒントを得るが、ヒントはヒントにすぎない。視察グループはしばしの間、モンブランの事例に感動していたが、このトンネルを端から端まで真似することが見学の目的ではなかったのだ。

「ILCは、交通トンネルと同じではありません」と、Osborne氏。「私たちのトンネルの中には粒子加速器が設置されます。モンブラントンネルで学んだものを吸収し、よく見極め、また、他の粒子加速器プロジェクトの経験を活かしていかなければなりません」。たとえば、トンネルの中を可燃性の貨物運搬車両が移動することはないため、加速器トンネルは道路トンネルと同じリスクはもたない。

加速器トンネルは、交通トンネルよりもリスクは少ないとはいえ、いくら慎重にしてもしすぎるということはない。

「人がトンネル内にいるのは、通常、据え付けやメンテナンスの間のみです」と、Kuchler氏。「しかし、一年に数時間トンネルの中にいる人ならば、最初の設計プロセス中に、誰かが安全について考えるのに時間を費やしすことは重要です」

［英文記事］

■ディレクターズ・コーナー

Barry Barish氏

ILCベースラインを発展させる

（Evolving the ILC baseline）

 私は、次フェーズのR&Dと設計作業のために、ILCベースライン構成における二つの重要な変更を公式に承認した。昨年、国際共同設計チーム（GDE）プロジェクトマネージャは、ILCベースラインに、設計改善、リスク軽減、コストを含む検討ことを目指した、「SB2009」と呼ばれる変更を提案した。それらの変更のうちの4つは、提案を評価し、情報に基づいた決定を行ううえで、詳細で明確な手順を求めるための、十分な潜在的影響においてトップレベルであるか、重要であると考えられた。今日、私たちが評価し、これらの変更を決定するために従った手順について議論したい。今後2週にわたり、私が承認した2つの変更について解説したい。それらの変更点とは、1）主線形加速器、基準設計報告書（RDR）の二本のトンネル構成から一つのトンネルへの変更と、2）技術設計報告書（TDR）向けに、運転加速勾配と広がりを決定すること、の2点である。

RDRの構成とSB2009で提案された構成の比較

2007年のRDRの完成以来、実際の設計構造を具体化し、発展させる仕事と同様に、ILC設計の重要な特徴を実証するための重要なR&Dプログラムを進めて来た。実際の変更を説明する前の論理的な質問として私が取り組まなければならないのは、以下の通りである。なぜ、RDR構成からベースラインを変更しなければならないか？結局のところ、RDRは技術的に検討が行われ、大成功をおさめ、私たちは堅固な設計概念を持っていると信じている。

RDR設計を発展させるためには、以下のような理由がある。

1. ILCのタイムスケールははっきりとは決まっていないため、私たちが技術を絶えずアップデートし、そして、建設時点で最も先見の明のある加速器を製作する用意ができている設計を発展させなければならない;
2. 次の大きなマイルストーンであるTDRは、2012年末の完成を予定している。それは、政府が共同して働くための予算提案の基礎固めとして、十分に成熟し、詳細な設計を記述するつもりである。重要なR&D実証が完成し、そして、設計は、リスクとコストパフォーマンスのためにより最適化されるだろう。
3. 最終的に、そして、私たちが最も重大に思っていることだが、RDRと比較しTDR用のコストを含まなければならない。これを達成するためには、私たちはコストが増加する他の領域を補償するのに役立つコスト低減を生み出す変更について確認した。

問題を確認、提案された変更の評価、提案されたトップレベルの変更を決定する一年間のプロセス

SB2009の主要な変更は、主線形加速器のトンネルを一つに変更する、直線加速器の終端まで陽電子源の位置を動かす、ファクター2のバンチ数を減らす、電源を減らす、ダンピングリングのサイズを3.2キロメートルの周長に減らす、中心領域を統合する、ということだ。

SB2009提案が行われて以来、多くの仕事は内部的に実行されてきて、提案中の変更については、私たちの監視委員会による検討やコメントが行われてきた。プレゼンテーションは実験屋などより広い研究者グループ向けに行われ、そして、重要な評価ワークショップが開催された。最後に、トップレベルの変更は、私に報告した特別な委員会による評価を受け、私は最初の2つの要請について承認を行った。

2009年9月にアルバカーキで開催されたILC会議で、GDEのプロジェクトマネージャにより、SB2009で提案された変更が最初に行われた。その後は、小規模なワークショップ、2009年12月に配布される提案の批評が続いた。私たちの加速器諮問委員会と国際リニアコライダー運営委員会プログラム諮問委員会からのレビューやアドバイスなど、2010年上旬には、多くの研究や対話があった。この仕事は、昨9月、最初に提案されている二つの変更（シングルトンネルと主線形加速器の運転加速勾配）に関する、ワークショップにはたくさんの出席があった。二つの提案は、10月に私に提出され、私は、F. Asiri氏（コンサルタント ― TMT ）、K. Buesser氏（ドイツ電子シンクロトロン研究所：DESY）、J. Gao氏（中国高能物理研究所：IHEP）、P. Garbincius氏（Fermilab）、T. Himel氏（SLAC）、横谷馨氏（高エネルギー加速器研究機構：KEK）からなる、小さいが、博識な、内部委員会の助けを借り、それらの検討を行うことを請け負った。これは私が最初の2つのトップレベルの変更を承認することになり、私はそれらについて次の2回のコラムで述べたい。

先に述べたように、第2の2つの要請がまだ評価中であることを強調しなければならないし、私たちは両方とも、この冬には決定されることを望んでいる。米SLAC国立加速器研究所（SLAC）で開催される次回のベースライン・アセスメント・ワークショップ2は、そのプロセスにおいて重要である。そして、変更はILCの物理性能に影響を及ぼしかねないため、物理/測定器研究者グループからもたくさんの参加があることを期待している。技術設計のための構成が完全に決定されると、私たちは今後2年にわたって新たな構造を使っている技術設計に集中することができるだろう。

［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

X-Band Structures, Beam Dynamics and Sources Workshop (XB-10)
Cockcroft Institute, Daresbury, UK
30 November - 3 December 2010

Second Baseline Assessment Workshop (BAW-2)
SLAC
18-21 January 2011

今後のスクール

US Particle Accelerator School (USPAS)
Old Dominion University, Hampton, Virginia, USA
17-28 January 2011

Excellence in Detectors and Instrumentation Technologies (EDIT 2011)
CERN, Geneva, Switzerland
31 January - 10 February 2011

■ニュース記事

From CERN Courier
30 November 2010

グローバルリニアコライダー、ジュネーブに集結
特に、ILC研究は、ILC用に製造される超伝導加速空洞の半分が、望ましい加速勾配に到達することを実証するという、2010年の目標を達成した。

［英文記事]

From CERN Courier
30 November 2010

フラッシュ：VUVと軟X線の王
DESYの加速器研究の経験は、それを世界で最も素晴らしい線源として当然の本場となった。ここでは、強いレーザパルス光が魅力的な研究を可能にした。

［英文記事]

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From CERN Bulletin
29 November 2010

原子と反原子は、物理学の同じ法則に従うか？
ALPHAの物理学者は、最近初めて反原子を捕えることに成功した。反物質で最もシンプルな原子を持ち続けることができるということは、共同研究グループの究極の目標達成に向けた重要なステップである：水素と反水素の正確な分光学比較。

［英文記事]

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From CERN
26 November 2010

原初の宇宙に対する新しい洞察をもたらす、LHC実験
ALICE実験（…）は、鉛イオン運転開始の数日後に、2本の論文を発表した。（…）ジェットクェンチングとして知られる現象を最初に直接観測したのは、ATLASとCMSの共同研究グループである。

［英文記事]

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From MSNBC
24 November 2010

感謝すべき10の科学発見
大量のエネルギーをリリースし、なじみのない粒子を明らかにすることができ、ビッグ・バンのわずか1兆分の1秒後の宇宙の状態を再現さえする超高速衝突。それは、どんなアドレナリン中毒者でも理解できる科学である。

［英文記事]

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From EIROForum
8 November 2010

欧州XFEL、EIROforumに加入
欧州XFELには、更なるサクセス・ストーリーになるという野心がある。より強く、グローバルにより競争的な欧州の科学基礎を強化するために、彼らの経験を参考にする他の組織に加わり、彼らとともに働くことを楽しみにしている。

［英文記事]

■アナウンス

◇arXiv preprints

1011.5805
Measuring Anomalous Couplings in H→WW* Decays at the International Linear Collider

1011.5033
Direct Coupling of SiPMs to Scintillator Tiles for Imaging Calorimetry and Triggering

1011.4765
The CALICE Software Framework and Operational Experience

1011.4760
Realization and Test of the Engineering Prototype of the CALICE Tile Hadron Calorimeter

1011.4577
Flavor unification, dark matter, proton decay and other observable predictions with low-scale S₄ symmetry

1011.4202
Finite-width effects in the near-threshold ZZZ and ZWW production at ILC

1011.3606
Higgs triplets at like-sign linear colliders and neutrino mixing

■今週のイメージ

波瀾を巻き起こすSRF空洞

（SRF cavities making waves）

KEKの超伝導RF試験施設（STF)で行われているS1グローバル実験で、8台の9セル空洞全ては、現在、大電力RF導波管に接続され、同時のパルス運転向けに準備が行われている。これは上流から見た、クライオモジュールA。画像：峠暢一氏

ILC NewsLine 2010年11月24日号

ILC NewsLine 2010年11月24日号［英文記事］

■世界の各地より

Fermilab Todayより：ICPAの導入：適材適所

（From Fermilab Today: Introducing the ICPA: The right tool for the right job）

今週のコラムの担当は、技術部長のGiorgio Apollinari氏。

Giorgio Apollinari氏

超伝導高周波技術（SRF)の開発・改良は、米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）での重要な研究課題である。SRF技術は、プロジェクトX、ILC、またはミュオンコライダーのような次世代の加速器計画や、加速器駆動システム（ADS）のような核変換技術への適用などを生み出しつつある。その一環として、Fermilabの施設技術部門は、来年、総合空洞処理装置（ICPA)という新施設を立ち上げようとしている。

ICPAは、インダストリービル4内の旧機械工作部門のエリアをリフォームして、数年をかけて準備されてきた。この新施設は、SRF単セル空洞の化学処理、機械処理、高圧洗浄を行う設備を備えることで、空洞処理に大きな柔軟性をもってあたることを可能とするものでする。

ICPAの設備安全確保や最先端技術の採用にあたっては、私たちは、FESSやES&Hと密接な連携をはかってきた。SRF空洞の表面処理には、大量の強酸が必要である。ICPAの設計は、R&D実験上の柔軟性とともに、作業者の安全を第一に考えておこなった。

ICPAの中心任務は、空洞の加速勾配を出来るだけ高めるために必要な、空洞内部の適切な表面処理手法の開発である。機械処理・化学処理を組み合わせた表面処理手法は以前から知られていたところである。だが、空洞表面で実際に何が起こっているのか、それが空洞の性能にどのような影響を及ぼしているのか、の理解はまだ始まったばかりである。

これらの前進の原動力となるのが、多数の研究所と大学間の共同研究、そして、非常に厳密に制御された処理手順で処理された単セル空洞による研究である。これらのR&Dニーズへの対応上、ICPAによってFNALの対応能力は大きく前進するはずである。こうした研究は、アルゴンヌやJlabのそれのように、大規模生産上の問題を扱う施設ではうまく対応できない。ICPAは、空洞性能の基礎的な理解と、プロジェクト指向の大規模生産問題とのあいだの橋渡しを行うものである。

ICPAは、私たちの研究所の将来においての「適材適所」の役割を果たしていくものと考えている。

Fermilabにおける、SRF空洞の電解研磨用ステーション。このステーションの建設は、アルゴンヌ国立研究所との密接な協力、J-Lab、オークリッジ国立研究所、ABLE-EP、地元の企業からの情報提供に支えられた。本ステーションは、ICPAで立ち上げられたSRF表面処理のための新装置の一つ。

［英文記事］

 

■特集記事

ILCのある街「国際科学研究都市」

（The future city of the ILC）

国際リニアコライダー（ILC）ができるといったい何が起きるのだろう？宇宙の謎の解明が進む。今までの常識がひっくり返るような発見が期待できる。そして数多くのノーベル賞科学者たちがそこから生まれる　—　学問の世界で、何かすごいことが起きるのはなんとなくわかるのだが、今ひとつピンと来ない。そんな人のために、岩手県奥州市で行われた講演会で、ILC が建設され運用される街「国際科学研究都市」はいったいどんな街になるのか、野村総合研究所の北村倫夫氏と野村アグリプランニング&アドバイザリー株式会社の石井良一氏が発表した。今回のスタディは講演のためにおこなわれた暫定的なもので「あくまで『たたき台』。イメージをつかんで頂くためのもので、裏付けがあるものではありません」と北村氏。しかし、目に見える具体的な例示は、ILC をぐっと現実的なものにした。

国際科学研究都市のイメージ図。©K. Mori & K. Hayakawa

ILC の建設地は、研究所を中核とする「国際科学研究都市」になる。世界にはこの「国際科学研究都市」と定義できる都市が数多く存在している。これらの都市は、都市形成の初期要因や研究・産業分野、ネットワークや空間の広がりなどから分類することができる。例えば、高エネルギー加速器研究機構（KEK）のある筑波研究学園都市は「国家政策型」。国の特別な政策によって形成された都市だ。神戸市では、先端医療関連産業の集積を図る「神戸医療産業都市構想」が推進されている。これは、医療分野に特化した都市づくり。空間的な広がりから見ると、台湾の新竹のような数百ヘクタール規模のコンパクトな「特定地区型」から、数千〜数万ヘクタールの「広域エリア型」（仏ソフィア・アンティポリス等）、数十万ヘクタールに及ぶ「圏域型」（米サインディエゴ等）に分類できる。また、R&D や生産・市場等のネットワーク際的か、または国内にとどまるものか、という分類指標もある。

北村氏によると「ILC 国際科学研究都市」のタイプは、初期形成要因からは「誘致型」、中核主体としては「国研＋大学型」、研究・産業分野からみると「融合分野型」、空間的な広がりとしては「広域エリア型」、そして連携ネットワークの広がりからは「グローバル連携型」に分類されるという。これは計画初期には、県や地域が中心となって、研究所や大学、企業等を誘致してクラスター形成が行われるということ。「ILCは巨大プロジェクトですから、当然『国策型』という側面もあります。とはいえ、誘致する地域の理解や熱意が重要になるでしょう」と北村氏は言う。中核となる研究所はもちろん国際研究機関であるILC だ。周囲には、関連する国内外の研究所や大学の出先センターが集積すると考えられる。ILC で行われる研究は基礎科学だ。そのため必ずしも研究成果がすぐに産業に結びつくわけではない。しかし「ILC 建設のためには高度土木建築技術はもちろんのこと、表面処理技術や精密加工技術などの先端技術が必要になります。それらを提供する国内外の企業の拠点の集積も考えられます」。さらに、加速器を使った医療技術などの研究が行われる可能性もある。研究者や企業の技術者等が世界中から集まり、その活動は間違いなくグローバルなものになるだろう。「初期段階では、数百ヘクタール規模で活動が進むと思われますが、最終的には筑波研究学園都市レベルの規模になる可能性があります」（北村氏）。

「ILC 国際科学研究都市」はまた、世界から集まった研究者や技術者、そしてその家族が居住し、生活する場所でもある。それらの人々が快適かつ安全に暮らすことができるような社会インフラや生活サービスの充実は、必須条件となる。国際空港との移動の利便性向上や道路等交通ネットワークの整備はもちろん、最新の情報通信ネットワーク基盤は、生活にも研究にも欠かせないものとなる。外国人仕様の住宅や宿泊施設、多言語対応の医療モールやインターナショナルスクールの整備、行政手続きのワンストップサービスの提供、文化や生活慣習の違いに対応するための支援体制の準備も必要だ。さらにパーソナルなサービスとしては、各国のニュースやテレビ番組等の外国語のメディアコンテンツの提供や多様な宗教に対応する礼拝環境の整備など、配慮すべき点は数知れない。

最後に、北村氏はILC の経済効果について「都市建設が始まって初期10年間に、直接経済効果と経済波及効果を合わせて約5 兆2000 億円」との見方を示した。ただし、この数値は「あくまでもイメージ」。正確な数字を算出するにはより精緻な調査が必要だと釘を刺した。

北村氏は「国際科学研究都市の形成には、ビジョンと戦略、そして実行に移す計画が必要」と言う。大きな予算を必要とするILC のようなプロジェクトの実現には、言うまでもなく国民の理解が必要だ。「ILC の国内外への広報活動を進めるためにも、国際科学研究都市を形成するビジョンと計画の早急な策定が求められると思います」。また、石井氏は「しっかりとした戦略をもって都市開発をすれば、ILC のある都市は、住環境と先端科学の融合した『ライフスタイルの理想像』を実現できるかもしれません」と語った。

［英文記事］

 

■ディレクターズ・コーナー

横谷馨氏

ILC-CLICコラボレーションと技術挑戦

(The ILC-CLIC collaboration and technological challenges)

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、横谷馨氏の執筆。

2007年11月に国際共同設計チーム（GDE）ディレクター、Barry Barish氏の発案で ILC と コンパクトリニアコライダー（CLIC）研究との正式なコラボレーションがスタートした。これについては過去の’ディレクターズ・コーナーにおいても触れられている。その後、多数のワーキンググループが結成され、それに加えて加速器に関する「一般問題」グループ、測定器のグループも追加され、コラボレーションが盛大に行われている。今年10月にはジュネーブにおいて、最初のILC-CLIC合同のワークショップ（IWLC10）が開かれるに至った。これについては、前回Peter Garbincius氏がまとまった記述をしている。ILCとCLICは、最高目標エネルギー、メインの加速機構に違いはあるが、電子陽電子リニアコライダーということで、多くの共通点をもっている。高エネルギー物理に関する予算・人材が限られている現在、この両者の協力は歓迎すべきものであろう。

この協力は双方から歓迎され多くの成果を上げているが、懸念がないわけではない。両者の技術的成熟度にはかなりの差がある。CLICではいくつかの事項に関しては技術実証が必要な状態であるが、一方、ILC側は、詳細工業設計・大量生産のプログラムつくり、価格低減といった方向に重点を移しつつある。したがって、実際のコラボレーションにおいては、CLICのR&Dの方に努力を傾けるようになるきらいがある。また、CLICでは来年中に概念設計書（CDR）を完成させる予定であるが、このためにILCの人材を多く必要としている、という状況もある。CLIC-CDRが完成すれば、この状況は改善されるであろうか。

リニアコライダーが目標とすべきエネルギー領域がどのあたりで、どのようなスケジュールでこれに向うかということに関しては、LHCの初期の結果をみて判断すべきであるという点で、研究者グループは合意しているといってよいであろう。これは2014年前後とみられているが、今年3月にスタートしたLHCの7TeVの運転が予定以上に順調であることから、IWLC10の冒頭の Rolf Heuer氏の講演では、今後の予定を融通の効くものと考えている旨の発言があり、あるいはもう少し早くに結論が出せる可能性もある。

ただ、物理の方から将来計画の構図が与えられても、加速器側はすぐに反応できるわけではない。GDEは2012年末に予定している技術設計報告書（TDR）完成以後、いつの時点でプロジェクトスタートになってもよいという姿勢であるが、工業化を含めた詳細な最終設計までには、それ以後まだ数年を要するであろう。CLICの側では来年半ばから末までにCDRを完成させることになっているが、建設準備が整うタイミングについては、ILCよりはるかにおおきな不確実性があるであろう。したがって、物理の方から実行可能な将来計画の構図を設定するためには、加速器側がいつ最終的に準備が整った状態になるかという情報が必須である。この評価を公平に行うのは容易なことではないが、将来計画をたてるためのインプットとして避けられない。　　これに関しては、最終的には第三者の判断が必要であるが、その前提としてILC・CLICの当事者間による議論が必要であると思う。それには、嘗ての、技術レビュー委員会（TRC) のような集りがのぞましいと考える。

2004年夏に次期リニアコライダーは超伝導技術を用いるということを、国際技術勧告委員会（ITRP）の勧告に基づいて将来加速器国際委員会（ICFA）が決定した。ITRPはリニアコライダーに直接関与していない第三者機関であり、それが8ヶ月という短期間に結論を下せた背景として、その前年に出された TRCレポートがあると考える。TRCは2001年6月にICFAのもとに結成された委員会（これ以前に1994年に結成された第1回TRCがあったが、ここでは触れない）で、米スタンフォード直線加速器センター（現SLAC国立加速器研究所）のGreg Loew氏が議長であった。そのミッションは、当時あった4つのリニアコライダー計画（TESLA, C-band Collider, X-band Collider, CLIC） の状況把握、残されたR&Dなどを、共通の基準によって評価するものであった。委員会の構成は、それぞれの計画の当事者から成っていたことが本質的であった。当事者同士であるから、次期コライダーの選定をする立場にはなかったが、それぞれの計画を最もよく知る人々であった。当然非常に厳しい議論になり、時には感情的行違いなどもあったが、ともかくも競争相手同志でも科学的な議論ができるという認識を得た点で、貴重な経験であった。委員会は2003年末までに、500ページを超える大部なレポートを完成させた。

ILCとCLICの現状は、進行中のコラボレーションのおかげもあって、お互いについての理解は、2001年当時の互いの認識よりはかなりよいと思われる。互いの技術的状況、将来の見通しについて、共通の認識を持つことは十分可能ではないだろうか。

2010年11月にCERNで開催されたILC-CLIC会議中に、リニアコライダーのロードマップを示す、CERN所長、Rolf Heuer氏。画像: 峠暢一氏。

［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

X-Band Structures, Beam Dynamics and Sources Workshop (XB-10)
Cockcroft Institute, Daresbury, UK
30 November - 3 December 2010

Second Baseline Assessment Workshop (BAW-2)
SLAC
18-21 January 2011

今後のスクール

US Particle Accelerator School (USPAS)
Old Dominion University, Hampton, Virginia, USA
17-28 January 2011

■ニュース記事

From The New Zealand Herald
22 November 2010

粒子を作って、宇宙の謎を調査
ヒッグス粒子の生成レートとして現在考えられているものから計算すると、その存在は2014年までには確認されるはずである。そのとき、新しい施設、電子・陽電子リニアコライダーが建設され、多数のヒッグス粒子を生成することでその性質の詳細が調査されることになるはず、である。
［英文記事]

From Physics
22 November 2010

LHCでの超対称パートナーとの遭遇
大型ハドロンコライダー（LHC）での検証が期待される沢山の新物理の可能性のなかでも、超対称性は最有望株である。
［英文記事]

From Science Magazine
19 November 2010

財政的立て直しをめざす、新ITER所長
「所長としての私の責任は、[現在]上限が設定されている予算の範囲内で建設を完了することです」と、会合後に本島氏がScienceに語った。「コスト削減は非常に重要です」
［英文記事]

From CERN
17 November 2010

CERNで反物質原子を生成、閉じこめ
本日、Natureで発表された論文によると、[ALPHA]共同研究グループは、反水素原子の生成と、その閉じこめに成功したことを示した。
［英文記事]

■アナウンス

◇今週号は前倒しに発行しました
今週木曜は、米国が感謝祭の祝日のため、ILC NewsLineの発行を早めました。来週からは通常通りです。
 

◇ILC Notes
2010-057
ILC Damping Ring Design Studies at the Cockcroft Institute

2010-056
DCO4 lattice design for 6.4 km ILC damping rings

◇ILC-HiGrade Reports
2010-001
Tuner Status

2010-002
Coupler Status

2010-004
Siting Study

2010-005
Cavity Process

2010-006
Transport Simulation on XFEL cavity design

■今週のイメージ

これは何でしょう？（What is it?）

七面鳥の詰め物のレシピ、ヤドリギ、電球の飾りつけと一緒に年末シーズンはすぐそこまで。今週の「これは何でしょう？」は、ずらりと並んだややはなやいだ飾りつけ－これは何で、何を見るのに使われたものかわかりますか？回答は、communicators@linearcollider.orgまで！（専門家の回答はお断りします！）