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2011/06/30

ILC NewsLine 2011年6月16日号

ILC NewsLine 2011年6月16日号　[英文記事]

■ディレクターズ・コーナー

ILC R&Dプログラムの中間報告書 

（Interim report on the ILC R&D programme）

Barry Barish | 16 June 2011

ILC R&D技術進捗報告書の表紙

本日ILC国際共同設計チーム（GDE）は、ILC R&Dプログラムの進捗に関する中間報告書を公開した。ILCの R&Dプログラムは、技術設計報告書（TDR）で示された設計の技術的実行可能性を確立することをめざして実施されている。本報告書は、これまでに実施されて来た加速器のR&Dと技術実証実験からの技術開発の進捗が記載されており、これはTDRに記載されるべきしっかりとした設計を裏付けるものとなる。この中間報告書はウェブサイト（linearcollider.org/about/publications/interim-report）からダウンロード可能である。ILCの測定器プログラムに関する報告書も、間もなく発行される予定だ。

以下は、報告書前書きの引用である：

この「国際リニアコライダー：技術進捗報告書」の発行は、GDEに科せられた任務の完了に向けて、折り返し地点に到達したことを意味する。その任務とは、2007年に発行した基準設計報告書をより精度の高いものにして2012年までに2012年内にTDRを完成させることだ。TDRは、この報告書に含まれる項目に基づいて作成され、ILCの建設を各国政府に提案するために必要な全ての事項が盛込まれる。そこには、現実的で性能・コスト・リスクが最適化された技術設計と実施計画も含まれることになる。

ILCの詳細計画の立案作業は順調に進んでいる。欧州合同原子核研究機関（CERN）の大型ハドロンコライダー（LHC）から新しい物理成果が出ると、次の加速器での科学目標と仕様パラメータが明確化される。ILCは、非常に良い立場にあるといえよう。

今回の中間報告書出版に際し、多くのILC計画の関係者、特に世界中の管轄機関や、高エネルギー研究所の継続的なサポートに対する感謝の意を表明したい。また、将来加速器国際委員会（ICFA）とILC運営委員会、財政担当者会合（FALC）からの提言や監督に感謝申し上げる。

[英文記事]

■リサーチ・ディレクター・レポート

がれきの山からの復興の研究プレゼント 

（The gift of research rises from the rubble）

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、アジア地域測定器コンタクトパーソンの山本均氏の担当。

Hitoshi Yamamoto | 16 June 2011

3月11日の地震後の、仙台城壁の被害のようす。
3月11日は、高エネルギー加速器研究機構（KEK）で3日間にわたって開催された「国際リニアコライダーのための測定器R&Dに関するシンポジウム」閉会の日であった。このシンポジウムは、（独）日本学術振興会（JSPS）が後援する5年の研究プログラムの最後の年次総会であった。このプログラムは近年の日本におけるILC測定器研究活動の予算の大部分を担ってきた。私たちは、新たな提案をJSPSに提出していた。この提案は書類審査を通過し、3月30日にはヒアリングが予定されていた。
シンポジウムは、11日の正午ごろに閉会。午後2時30分ごろは、私はKEKから仙台へ向かう途中で、つくばエクスプレスのつくば駅近辺にいた。昼食をまだ取っていなかったため、とても空腹だった。私は、フードコートの中華料理店で、八宝菜と焼きギョーザを注文し、できあがりを振動で知らせるポケットベルをテーブルに置き、料理ができあがるのを待っていた。
私が注文した料理ができあがったようで、ポケットベルが鳴り出したーそう、私は考えた。しかし実際には、揺れていたのはポケットベルだけではなかった。まもなく私は、それが地震だということに気がついた。揺れは激しくて早く、揺れは数十秒間続いて、時間が立つにつれてより強くなっていった。ビルから避難し始める人もいたが、私はまだ昼食を食べることを考えていた。代金は支払済だったのだ。しかし、料理人たちも店から逃げ出すのを見た時、自分もビルから逃げ出すべきだろうと考えた。通りに出たとき、地震は更に強くなっていて、私は郵便ポストしがみついた。そうでもしなければ、立っていられないほどだったのだ。高層ビルは、まるで竹のようにしなり、いつポキっと折れ、崩壊してもおかしくにないように見えた。そんな状態がおよそ2分続いた。揺れがおさまったとき、私はiPhoneをチェックして、震源が仙台に近いことを知った。 仙台は私のホームタウンだ。KEKからは400キロも離れている
私は東京行きの、つくばエクスプレスの改札口へと向かった。東京から新幹線に乗って仙台まで帰るのだ。改札口で、私は私の研究室の学生2人と数名の知人に会った。私たちがそこで聞いたのは、つくばエクスプレスが停止し、運転再開の見通しが立たない、というアナウンスだった。仙台への電話はつながらず、携帯電話経由のインターネット接続は非常に遅かった。しかし、若干のバス路線は機能していた。バスは、どうやら地震にかなり強いようである。しかし、仙台への新幹線が運転していないのは明らかだ。そこで、学生たちと私は、バスでKEKに戻ることにした。KEKには、さらに数名の帰宅困難な学生と知人がいて、私たちは一晩、KEKの宿舎に泊まることになった。KEKは、親切にも無料で宿泊させてくれた。私たちは宿舎のロビーに集まり、情報交換し合った。水もガスも無い。電気は非常発電機で利用できたが、１～２日間しかもたなかった。運転している鉄道区画や臨時バスの運行時間や場所、そして、もちろん被害状況のニュースなど、大部分の情報は携帯電話のインターネットから入手した。災害に関する情報は、じょじょに明らかになった。巨大な津波が東北沿岸を襲ったということを知ったのは、地震からだいぶ経ってからのことだった。仙台に戻る方法もなく、KEKのライフライン機能は低下していた。そのため、私たちはしばらくの間滞在できる場所を探さなければならなかった。幸運にも、私の研究室の学生達全員が親類や知人の家に避難することができ、私自身もKEKからそんなに遠くない場所に住んでいる、弟の家に身を寄せることができた。私の弟はKEKがある茨城県の隣接する千葉県在住である。日本の鉄道網の多くが寸断されていたが、私は、運転区画を乗継いで、なんとか臨時バスで兄弟の家に着くことができた。そこで、私が最初にやったことは、割れたガラスと陶器類の片づけの手伝いだった。千葉での震度はKEKの周辺ほどは強くなかったものの、やはりここでも日常生活に大きな支障が出ていた。スーパーマーケットの棚の多くは空で、自動車にガソリンを入れることは不可能に近かった。重要な問題は、私のグループのメンバーに関する情報を集めることだった。

3月11日地震直後の、東北大学の研究室で崩れたパーテーション。
支援を申し出てくれたKEKの物理学者の助けを借り、グループ全員の無事を確認することができた。それから、私はヒアリングの延期を求めるためにJSPSに電話をかけた。始めのうち、JSPS担当者は日付の変更はできないと頑に主張し続けた。しかし私が、住む場所を失った学生たちの世話をするために、仙台に戻らなければない、と言うと、その担当者は、ヒアリングの延期を次回の会議で検討してくれると答えてくれた。実は、私のその発言には若干の誇張があった。被災して家を失い、避難しなければならなかった学生は１名だったのだ。しかし、多くの学生は、水、電気、ガスが全く使えないか、使えたとしても少しだけ。皆、仙台から避難しようとしていた。数日後、私のiPhoneに、ヒアリングの日程が3週間延期されたというメッセージが届いた。他の全ての提案のヒアリングのスケジュールも延期された。これで準備の時間に若干の余裕ができた。
私は、地震発生から7日後に、仙台に戻った。仙台への全ての主要な交通機関は、まだ閉鎖されていたが、私は山形までの飛行機の席を確保することができ、その後バスに1時間半揺られて仙台にたどり着いた。幸いにも、私のアパートの電気と水は利用でき、構造体への被害もなかった。
1日かそこら掃除をすると、ほぼいつもどおりの生活に戻ることができた。食料の確保は難しかったが、不可能ではなかったし、私の自動車のガソリンは思いがけなくほぼ満タンだった。大学の研究室は、3階建ての建物の半地下の場所にあったため、被害はごくわずかであった。壁に多くの小さい亀裂があったが、構造体への被害はなかった。水の復旧には約1ヵ月かかったが、電気は使うことができた。研究室には毎日3〜4人のメンバーが詰めていた。私たちは、他のグループメンバーが出来るだけはやく戻って来ることができるように、研究室を元の状態に戻そうとした。壊れたコンピュータ数台は新しいものに取り換え、すぐに復旧した。倒れたパーテーションも、壊れた足を交換し、今はしっかりと立っている。3月は日本の年度末にあたるため、5年間にわたって実施してきたJSPSプログラムも終了となる。KEKで開催予定であったILDワークショップも、新潟で開催予定であった日本物理学会会議も中止され、私たちは、執行できなかった予算をどうするか検討しなければならなかった。私は、このお役所的悪夢を切り抜けるのを助けて欲しいと秘書を呼び出した。グループメンバーは一人また一人と戻り始め、研究室は通常に戻りつつあった。
私たちは、それから東京で開催される、延期されたヒアリングに向けて準備をしなければならなかった。私はレビューの数日前に東京へ移動し、関係者数名が東京大学に集まってレビューの準備をした。ヒヤリングは１０分のプレゼンテーションと１５分の質疑応答。この短い時間が今後5年間の何百万ドルもの予算を決定するのだ。説明すべき要点は、しっかり整理して何度も推敲して完成度を高める必要があり、そして、レビュアーによって良く理解されなければならない。私たちの戦略は、ここ数年でLHCからの結果が期待されており、ILC実現の絶好のチャンスであるということ、私たちの研究している測定器は、粒子フロー・アルゴリズム概念をもつ革命的なものであること、そして、ILCのために開発された測定器技術は、他の分野にも役に立つこと、を強調することであった。
レビュアーの反応はあまり芳しいものではなかったため、私たちはあきらめかけていた。そのため、数週間後に受理通知を受けとった時は、予期せぬ結果に驚きであった。提案の公式のタイトルは、『特別推進研究：ILCのための最先端測定器の国際的新展開』である。総額は、5年間で700万ドルで、23％が間接費で、その3分の1は6～8人の研究者を雇う給料となる。

先日、避難所で赤ちゃんが誕生したニュースがTVで流れた。私の状況は、直接津波の被害に遭われた方々と比べたら何でもないが、私にはこの補助金が、地震の混乱から生まれた大事な赤ちゃんのように思えてならないのである。

■特集記事

第一回リニアコライダー電力分配とパルス・ワークショップ

（First linear collider power distribution and pulsing workshop）

Perrine Royole-Degieux | 16 June 2011

現CALICE（CAlorimeter for LInear Collider Experiment collaboration）カロリメータ・プロトタイプ用に設計されたSPIROC読み出しASIC。写真：フランス国立科学研究センター/LAL

電力消費量を低くするのは、単に地球にやさしいだけの仕事ではない。素粒子物理学者にとっても、次世代の加速器実験の設計を行うために解決すべき重要な問題なのだ。測定器は、何百万もの読み出しチャネルで記録された信号を検出する。また、次世代レプトン・コライダーのビームバンチはパルス構造をしているため、2つのバンチ間での測定器の消費電力をより低くしなければならない。2011年5月9-10日にフランス、オルセーにあるLALで開催された、第一回電力パルシングと電力分配に関するワークショップで、読み出し回路に電力を供給する方法、そして、前段の信号処理回路の電力消費量を低レベルで保つ方法がテーマとして取りあげられた。本ワークショップは、この分野から40人の専門家を集めて、国際リニアコライダー/CLIC設計-測定器のためのコンパクトリニアコライダー（CLIC）研究共同ワーキンググループによって始められ、そして、SLHC（LHCアップグレード）研究者グループの専門家も参加している。

電力を下げることは、電力予算を削減する鍵となることはもちろんのこと、サブ測定器での放熱を減らすことにもなる。レプトン・コライダー用の測定器は、能動冷却のスペースをほとんど持たず、電子回路も高感度部品もない。ILCとCLICの測定器の電力消費量を決定するベースライン・アプローチは、電力パルシングと呼ばれるもので、前段信号処理回路のある機能が定期的に使用不能になっていることを意味している。今回のワークショップでは、電力を前段信号処理回路に届けるための異なる解決策の議論が行われた。

2011年5月、次世代の粒子検出器の電力パルシングと電力分配について議論するために、フランス、オルセーにある、LALに集まったILC、CLIC、SLHCの専門家ら。画像：CNRS/LAL/Bruno Mazoyer氏。

サブシステム研究グループの代表が、電力輸送や電力パルシング研究に関する現状報告を行った。カロリメータ・グループは、2010年6月、CERNで磁場における電力パルスASIC（特定用途向け集積回路）の運転に成功している。この業績は、次世代粒子検出器のための電力パルス信号処理回路の実現に向けたマイルストーンだ。

前段の信号処理回路と比べて、測定器の電力管理は、冷却装置のような周辺機器について考慮することも必要であり、これらの問題も議論された。測定器内側のスペースは限られており、効果的な冷却は大きな課題だ。特に測定器の一番内側の部分は、非常に難しい。

本ワークショップは、レプトン・コライダーの測定器の電力管理に関して考慮すべき問題の状況を確認するうえで、非常に役に立った。

しかし、活動は始まったばかりだ。ワークショップ世話人たちは、このR&Dに関する進捗をモニターし、全てのサブシステム・グループが理解しやすいアプローチに取り組むことを確認することが必要で、それには双方での良好なコミュニケーションを必要とする。第2回ワークショップは、2012年の前半に開催されるべきだ。この次のワークショップの結果は、ILC測定器詳細ベースライン設計報告書の一部となるだろう。

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Marc Weber (KIT), Georges Blanchot (CERN) and Roman Poeschl (CNRS/LAL)

■ブログライン

14 June 2011
Frank Simon
Make No Little Plans

14 June 2011
CERN
Making tracks

■カレンダー
今後の会議、ミーティング、ワークショップ
今後のスクール

■ニュース記事

■プレプリント

ILC Report
  • International Linear Collider: A Technical Progress Report
ILC Note
  • Detector Benchmarking for the 2012 DBD
arxiv preprints
  • Supersymmetry and Dark Matter in Light of LHC 2010 and Xenon100 Data
  • Neutrino Masses from Loop-Induced Dirac Yukawa Couplings
  • Discrimination of New Physics Models with the International Linear Collider

■今週のイメージ

大勢の専門家、ドイツ電子シンクロトロン研究所に集まる

（Bunch of experts gathers at DESY）

画像: DESY

2011年6月6-8日まで、ドイツDESYで開催された、第2回長いバンチトレイン・ワークショップとの直線加速器運転に関するワークショップの参加者ら。

投稿情報: 2011/06/30 カテゴリー: ILC NewsLine |

2011/06/21

ILC NewsLine 2011年6月9日号

ILC NewsLine 2011年6月9日号　[英文記事]

 

■特集記事

SLAC研究者、ATFで復旧作業 

（SLAC scientists recover their systems at ATF）

Rika Takahashi | 9 June 2011

KEKにてJanice Nelson氏。画像: GDE

高エネルギー加速器研究機構（KEK）の先端加速器試験施設(ATF)には、世界各国で作られた様々な構成機材が組込まれている。その中ひとつが、米SLAC国立研究所がロンドン大学ロイヤル・ホロウェイ校と共同開発したビーム位置モニター(BPM)システムだ。このBPMシステムは、電子ビームのX方向、Y方向の位置を精密に測る。SLACはまた、ATF2ビームラインの電磁石ムーバーも担当している。5月21日から6月6日まで、これらの機器の確認・復旧作業を行うために、SLACからJanice Nelson氏とGlen White氏2名の研究者がATFを訪れた。

電磁石ムーバーシステムには、約90の位置センサーがある。そのうちの6個は地震で完全に破損した。また、BPMの信号処理回路を納めるクレートにも被害があった。「私たちのKEK滞在中にSLACから新しいクレートを送ってもらい、システムの復旧を完了しました」とNelson氏。懸命の作業で、2週間の滞在期間中に全ての作業を完了した。
※訳注：高エネルギー実験や加速器で利用する制御回路は、殆どの場合、規格化されたモジュールサイズに従って制作される。これらのモジュールは横幅19インチのラックに収納して使用されるが、そのさいの一段分を納めるハコのことをクレートと呼ぶ。
Nelson氏とWhite氏は、東日本大震災発生後にATFを訪れた初めての外国人研究者だ。震災の影響で日本での開催を予定していた多くの国際会議が中止され、中には日本行きへの躊躇いを口にする研究者もいた。Nelson氏は、しかし、ATFで働く「仲間」の無事を確認したいという気持ちのほうがずっと強く、自分自身のことは気にしなかったと語る。「私たちが担当している機器は重要な役割をもっており、ATFのビームを復旧させるためにも、早く修理をしたかった。」
通常は、SLACの研究者たちは自国から遠隔でシステムをモニターできる。しかし、震災後、停電により遠隔モニターは不可能となり、SLACの研究者たちは、ATFを実際に訪問するまで、被害状況を知ることはできなかった。Nelson氏は「『マグニチュード9.0の地震』と聞いても、どんなことが起こったかなんて全く想像がつきませんでした」と語る。現場を見たNelson氏は、非常に重い機器が震動で動き、周りにぶつかった痕跡を見て驚愕したと言う。しかし、幸いなことに磁石システムへの被害は些少であり、容易に修復できるレベルであった。
Nelson氏とWhite氏は、復旧活動以外にも来日の目的があった。「修理と同時に、ムーバーシステムをアップグレードしようと考えていたのです」。　SLACのシステムの修理が完了すれば、ATFにビームが戻る。2人はそのビームを利用して、2週間の間にムーバーのアップグレードと試験まで終える予定だったが、アップグレードの完了にはまだ時間を要するようだ。「今年中にまた来日したいと考えています」（Nalson氏）。
ATFでの被害確認作業も進んでいる。6月3日には、ATF2ビームライン最下流のビームダンプ（加速器で加速された粒子のもつエネルギーを安全に除去する装置）まで試験ビームが到達したことが確認された。「ダンピングリング内でのビーム強度、エミッタンスの確認、機器の調整など、まだまだやることはたくさんあります」と、ATF国際研究チームスポークスパーソンの照沼信浩氏は語る。ビーム運転が停止される夏期には、詳細・精密な確認・調整作業が行われる予定だ。

J-LabのCEBAF加速器、12GeVへアップグレード

（The 12-GeV upgrade of Jefferson Lab’s CEBAF accelerator）

Leah Hesla | 9 June 2011

クォークは何故、単体では飛ばないのか？

これまでの物理実験では、陽子や中間子などハドロンと呼ばれる粒子は常に、2つあるいは3つのクォークから構成されていることが観測されている。なぜクォークは単独で取出すことが出来ないのだろうか？
米ジェファーソン研究所（J-Lab）では、CEBAF加速器の電子ビーム・エネルギーを6ギガ電子ボルト（GeV）から12GeVに倍増し、核子の構成要素であるクォークとそれらを強く結びつけるグルーオン、そしてそれらが構成している核子の組成の詳細な研究を進める予定だ。5月13日、12GeVへのアップグレードのため６ヶ月間の加速器停止期間に入った。

12GeVへのアップグレードのための施設改造見取り図。画像：DOEのJ-Lab
12GeVアップグレードプロジェクトの副ディレクターAllison Lung氏は「これまでにないクォークの組み合わせの粒子を作りだす可能性を持つ計画で、とくにグルーオン寄与の大きいものを探るものはこれが、初めてです。なぜ単独のクォークを観察できないのか、また、単独クォークの観察を阻む要因は何なのか、解明することが目的です」と語る。
CEBAFには3つの実験ホールがあり、中性子と陽子の内部の動力学を解明する実験が進められてきた。12GeVへのアップグレードでは、第4の実験ホールが追加され、クォーク閉じ込めの真相究明を目的とする、新しい実験「GlueX」が行われる予定だ。既存のホールのうちの2つには、質量を詳しく分析できる新しいスペクトロメータシステムが新たに装備される予定だ。
既存の40台の超伝導空洞クライオモジュールを10台増設し、2台の直線加速器を並行に配置することで、電子ビームは6GeV増加する。追加のクライオモジュールは、CEBAF加速器のドリフトスペース(ビームパイプのみで磁石の設置されていない真空部分)に取り付けられるため、加速器の全長を延ばす必要はない。「トンネル延長のためのコストを抑えることができ、プロジェクトにとって幸いでした」（アップグレードの加速器部門プロジェクト副マネージャのLeigh Harwood氏）。

JLabは超伝導高周波（SCRF）技術における先駆者的存在であり、空洞インターフェースの合理化を推し進めて来た。新た導入する空洞の連結装置は、大幅な小型化を実現し、これまでは5セル空洞しか収納できないスペースに、7セル空洞を置くことができるようになった。空洞のセル数が多くなると、空洞一台あたりの加速エネルギーを上げることができ、より高いエネルギーまで粒子ビームを効率的に加速器出来る。また、JLabがILC研究チームとの協力しつつ開発した技術は、より高い加速勾配の実現につながっている。

この新計画では、電子ビームをレーストラック状の加速器で5周半周回させる。ビームのエネルギーは加速器を回る毎に徐々に上がっていく。ビームが5周半周回するうちの、どの時点で　測定器にビームを送り込むかは選択可能で、どの実験ホールにどのくらいのビームエネルギーを供給するかチューニングできる。 現行の3つの実験ホールへは最高11GeVのビームを、4つめの新実験ホールへは最高12GeVのビームが供給される。

「必要とするビームエネルギーを指定して、同時に3つのホールに供給できます」と、Lung氏。「まるで3台の加速器があるかのうようです」
第4実験ホール建設計画では、CEBAF加速器の北東に新設される実験ホールへの光子ビーム実験用の大型支持測定器も建設される。画像：DOEのJ-Lab
第4実験ホールの建設が意味するものは、新しい基礎物理プロジェクトの推進にとどまらない。アップグレードの完了の年には、共同研究を行っている大学の物理学科の学生、教授、研究者は、測定器実験用の器材の設計と試験、測定器の立ち上げという、めったにない教育機会を得ることになる。

「私たちは、このアップグレードのために測定器の建設に多額の予算をつぎ込んで、積極的に大学や世界各国の研究機関を巻き込んできました」と、Lung氏は語った。

この12GeVアップグレードプロジェクトは米エネルギー省予算で行われているもの。また、米国科学財団や、共同研究パートナーであるカナダ、チリ、フランス、ロシアの研究機関からの資金的協力も受けている。

建設の完了は2015年、本格的なプログラムは2016年から開始される予定だ。

■ディレクターズ・コーナー

科学外交

（Science Diplomacy）

Barry Barish | 9 June 2011

Norman Neureiter氏（AAAS科学外交センター）
冷戦期間中にも、東西間の壁を越える活動が行われていた。そしてそれらの多くは、科学的な交流や共同研究という形で実現されて来た。学生の交流や教育、世界中の研究者が集まる先端の科学施設、本や出版物の世界的な流通など、近年の科学の活動はその分野をより拡大し、開発途上国の参入にも寄与している。このように科学のグローバル化が進み、世界各国が科学的目標を共有し、共同の研究施設を建設することに関心が高まっている。米カリフォルニア州アナハイムで４月に開催された会議で「科学外交」に関する特別会議が米国物理学協会（APS）の後援で開催された。委員会のメンバーは、Norman Neureiter氏、Neal Lane氏、そしてILC国際共同設計チーム（GDE)のディレクターBarry Barish氏であった。
核兵器の廃絶を求める科学と世界の諸問題に関するパグウォッシュ会議（1995年ノーベル平和賞）

最初のパネラーは、Norman Neureiter氏であった。Neureiter氏は、米国務長官の初代科学技術顧問を務め、Madeleine Albright氏、Colin Powell氏の歴代長官の下、米国の国際的な科学技術協力活動を主導。自身の行動により「科学外交』という語の定義をつくった人物である。Neureiter氏の講演は「科学外交の実務」と題され、これまでの長い科学外交キャリアにおける、多くの具体的な活動事例が提示された。Neureiter氏による科学外交の定義とは以下の通り。「外交関係が緊迫している、あるいは外交関係が存在しない国との積極的な関係構築の手段として、科学協力を利用すること。科学外交とは、両国ともに有益な関係構築を目指した建設的な外交政策の手段である」Neureiter氏は１人の研究者が変革を起こすことが出来ることを示す、生きた手本なのである。

Neal Lane氏（ライス大学ベーカー研究所科学技術政策シニア特別会員）

2番目の講演者はBarish氏であった。講演のタイトルは「巨大国際共同研究における科学外交」。Barish氏は国際リニアコライダーを含む大規模科学プロジェクトの実現、推進のために、ますます重要性が高まっている国際協力について解説した。

3番目の講演者は、Neal Lane氏であった。 Lane氏は、米国科学財団所長、クリントン政権の科学政策顧問など多くの要職を歴任し、米国科学アカデミーにより、Public Welfare Medalを授与されている。 Lane氏の講演は「外交への研究者のアプローチ－まず聞いて、学べ」という題されていたが、残念なことに、病気により、 Lane氏がアナハイムに来る事はかなわなかった。Lane氏は、ヒューストンから長距離電話で会議へと参加。この講演で、政府における長年の科学業務の経験に基づいて「科学は、科学者個人や研究者グループ、そして国家間の協調と理解、価値の共有を進めるユニークな基盤です。これは、困難な時期においても言えることです」と強調した。

Neal Lane氏－科学外交に関する二つの角度
これらの講演の後、活発な質疑応答が続いた。若い政府の研究者からの関心が非常に高かった。政府の活動に科学者が参加するニーズがあるのだ。

このコラムを、再度、研究者の価値と重要性を雄弁に語った人物である、Nina Fedoroff氏の引用で終えよう。「自分の国だけでなく、国境のない世界の市民になりなさい。私たちは、他の国の人々とともに他国の抱える問題を直視し、経験し、それを確認することが必要です。そして、21世紀の人類が直面している問題の複雑さと関連性を認識する必要があります。そして、おそらく最も重要なことは、私たちは、深い生理的なレベルで、私たち全ての運命が密接につながりあっていることを理解することです。」

■カレンダー
今後の会議、ミーティング、ワークショップ
今後のスクール

■ニュース記事

  • from physicsworld.com
    7 June 2011
    先月、physicsworld.comは欧州合同原子核研究機関（CERN）のALPHA実験の物理学者が1000秒間反水素の309原子を捕らえたことを伝えた。これは、 5分の1秒間38原子を捕えた、これまでの記録を更新するもの。この成功により、研究チームは、2つの新しい反物質実験と新しい反陽子源の建設を可能とする予算を獲得した。
  • from New Scientist
    1 June 2011
    テバトロンの謎の信号、追加データで補強
    4月にFermilabから発表された、未知の粒子の兆候のニュースを聞いた時にあまり関心が無かった物理学者でも、今回の発表には興奮していることだろう。

■アナウンス

訂正
先週のILC NewsLineのディレクターズ・コーナーで、Pierre Darriulat氏の写真をAndré Lagarrigue氏と誤認しておりました。大変失礼いたしました。この場をかりて、お詫びを申し上げます。

■プレプリント

arxiv preprints
  • Z’tc coupling from D0-D0 mixing

■今週のイメージ

（エネルギー長官Steven Chu氏、Fermilabで講演）

画像: Reidar Hahn氏

米エネルギー長官、Steven Chu氏は、6月2日、米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）で開かれた一般講演で、基礎研究の重要性についての議論を行った。彼の講演はこちら

 

投稿情報: 2011/06/21 カテゴリー: ILC NewsLine |

2011/06/14

ILC NewsLine 2011年6月2日号

ILC NewsLine 2011年6月2日号 [英文記事]

■特集記事

素粒子物理学の現在と次世代とＳＦ

（Present, future and science fiction of particle physics）

フンボルト教授職のBrian Foster氏、DESYに着任

Thomas Zoufal (DESY) | 2 June 2011

Brian Foster氏は6月から、ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）とハンブルグ大学での共同教授としての仕事を開始する。彼は、今年フンボルト教授職を受賞した8人の教授のうちの1人。同職位は、アレキサンダー・フォン・フンボルト財団が各専門分野で世界トップレベルの外国人科学者に授与する制度で、賞金額は最高500万ユーロ。

Brian Foster氏。画像：Alexander von Humboldt-Stiftung 2011 / David Ausserhofer

Foster氏が携わる研究分野は、加速器科学の現在、次世代、そしておそらくサイエンス・フィクション（ＳＦ）までもカバーするだろう。その中で最も具体的な計画が、HERA加速器から得られた、深部非弾性散乱プロセスのデータ分析だ。Foster氏は「私のキャリアのほとんどはHERAです」と語る。HERAは、2007年に運転を停止したDESYの電子-陽子加速器。Foster氏は、HERAで行われたZEUS実験のスポークスマンを努めていた。「HERAのデータは大型ハドロンコライダー（LHC）での解析にとって非常に重要です。そのため、しっかりと最終的な結果を出さなければなりません。若い人は当然LHCのデータ分析に興味を持っています。ですから、私のように自分のキャリアアップを心配しないでもよい人間が、HERAのデータ分析に貢献すべきと考えています」

Forster氏が携わるもうひとつのプログラムが「ILC空洞の加速勾配の最適化」である。加速勾配向上に有望視されている、表面処理や薄膜技術などの技術を検討している。「R&Dは、かなり実質的な段階まで来ています。1メートルにつき45メガ電子ボルト、いや50メガ電子ボルトまで加速勾配を改善することができれば、超伝導加速技術は、コンパクトリニアコライダー（CLIC）研究の加速技術と競合できることになる」

Foster氏の携わる3つめの研究領域は、若干ＳＦがかっている。プラズマのウェーク(航跡)場を使った加速技術の研究だ。Foster氏と研究チームのメンバーは、DESYの自由電子レーザー施設「FLASH」の電子ビームを使って、プラズマ加速の可能性と、物理研究における有効性について検討する。FLASHの加速技術は、超伝導TESLA技術であり、これはILCで採用されている技術である。「現時点では、このプログラムの先行きは、まだ不透明です。しかし、DESYには独自の施設があり、このプログラムをここで始めることには意味があると考えています」

Foster氏はまた、自身の携わる科学研究を広く知らしめるための、野心的な計画を持っている。「私は、広報活動にたくさんの時間をつぎこんでいます」と、Foster氏。「アインシュタインもバイオリンを愛していましたが、私も広報活動にバイオリンを使おうと目論んでいます」Forster氏は、様々な広報活動を模索中で、その中には「クオークとレプトンを音楽で表現する」というアイデアもあるという。また、ドイツ語で自分の考えを述べることに挑戦することも楽しみにしている。

しかし、これらの計画に着手する前に、Brian Foster氏は片付けなければならないいくつかの問題がある。Foster氏の新しい任務は、公式には6月に始まるのだが、７月まで継続するオックスフォードでの業務がある。また、ハンブルグで住まいを見つけたり、プロジェクトのチームメンバーを雇用したりすることも必要だ。Foster氏はハンブルグに限らず、海外からもメンバーを集めたいと考えている。「私は、ドイツ内外の研究者と共に、現在の共同研究グループを足場とすることはもちろん、新たなオックスフォードとDESY間の関係の強化を進めることに注力しています」

本記事は、DESY inFormの6月9日号にも掲載予定。

[英文記事]

■世界の各地より

ATF、直線加速器部分にビームが通ったことを確認

（Checkout of ATF starts with test beam）

Rika Takahashi | 2 June 2011

ATFライナックテストビーム

5月26日夕刻、高エネルギー加速器研究機構（KEK）の研究チームは先端加速器試験施設(ATF)で行われたビーム試験で、直線加速器部分にビームが通ったことを確認した。

「ビームは比較的順調に、３０分程度でライナック（直線加速器）を通りました」と、ATF国際共同研究のスポークスパーソンを努める照沼信浩氏。
前夜にインジェクターまでのビームが通ったことを確認していたが、今回は、ビーム輸送ラインの手前までのビームが確認された。ビームエネルギーは1.3ギガ電子ボルトであり、これは震災前と同じレベルである。
ATFは、ILC等の次世代の直線衝突型加速器に必要とされる「超低エミッタンスのビーム」を生成・制御する世界でもユニークな試験加速器だ。ビームが「薄い（エミッタンスが低い）」」ほど、測定機内で観測される衝突反応の数が多くなる。ILCで必要とされるものと同等の品質を持つ電子ビームを生成するために、ATFのダンピングリングでは、ナノメートルのレベルまでビームを薄く絞り込む。
「現在は、エミッタンスの測定はしていません」と照沼氏。「現在のプライオリティは、ハードウェアの確認作業を進めることで、まずはダンピングリングまでビームが通るか確認したいと考えています」
もう一点重要なことがビームのアラインメント（位置調整）である。
「現在、ビーム輸送ラインのマグネットの位置調整を進めています。これはひとつひとつ手作業で行うもので、ほとんどのマグネットは今後の作業を必要としています」と、マグネットの位置調整を担当する荒木栄氏は言う。ダンピングリングへとビームを運ぶ「ビーム輸送ライン」には、一連のマグネットが設置されており、今後のビームテストに向け、これらの磁石の精密な位置調整が行われる。
ビームラインの装置の確認作業は日中に行っているが、ビーム試験は夕刻から実施される。「近日中にダンピングリングまでビームが通ることを確認できるよう作業にあたっています」と照沼氏は語った。

[英文記事]

■ディレクターズ・コーナー

おめでとう、Michel Davier氏 

（Congratulations to Michel Davier）

Barry Barish | 2 June 2011

Andre' Lagarrigue賞を受賞後に講演する、Michel Davier氏

ILC国際共同設計チーム（GDE)ディレクターのBarry Barish氏の旧友である、Michel Davier氏が、2010年のAndre' Lagarrigue賞を授与された。Michel氏とBarish氏は同じようなキャリアを積んで来た。Davier氏の才能と科学に対する貢献を尊敬していというBarish氏は、4月26日に行われた授与式に、招待講演者の一人として招待されていた。

André Lagarrigue氏

画像：CERN

Andre' Lagarrigue賞は、フランス物理学会の下にある、オルセーにある仏線形加速器研究所（LAL）が創設した賞で「加速器や測定器の建設に責任を持ち、フランスの研究所、あるいは、フランスグループと緊密な共同研究を行ったプロジェクトから、最大の科学的な利益を引き出した最前線の研究者」に与えられるもの。

欧州合同原子核研究機関（CERN）のガルガメル泡箱で、Andre' Lagarrigue氏と共同研究者らにより初めて観察された中性カレント・イベント
Michel Davier氏は、素粒子物理学への独創性に富んだたくさんの貢献をしてきた。Davier氏は、米SLAC国立加速器研究所の若き希望の星として知られていた。David Leith氏とともに研究に携わり、SLACの教授へ昇進したところであったが、Davier氏はフランスでの研究機会を得て、帰国する。Davier氏の、フランスで輝かしいキャリアには、1985～1994年まで努めたLALの仏伊Virgoプロジェクトのディレクターが含まれる。その頃LALは、CERN向けにLEP入射器ライナックを建設し、オルセーのCLIO自由電子レーザー施設のための線形加速器を建設していた。Davier氏は、電子-陽電子コライダー物理学、タウ物理学、B物理学、g-2の研究から教育、そして、重力波のような他分野の物理学にいたるまで、物理学において非常に広範な影響を与えた人物である。

 

Barish氏は奇しくもAndre' Lagarrigue氏とも交友があった。Lagarrigue氏はCERNで、素粒子物理学の標準理論を確立に不可欠な発見、弱中性カレントの発見に尽力し、米フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）でのBarish氏の研究がその補足的証拠を提供したのだ。中性カレントは、電弱の対称性の破れの予言であったが、すでに、K崩壊実験から存在した、ストレンジネスを変える中性カレントに対して厳しい制限があった。ストレンジネスではないフレーバーの変化を起こす中性カレントの捜索は、ニュートリノ反応でもより難しい探索を必要とした。巨大なガルガメル重液泡箱を使って、Lagarrigue氏と研究チームは、珍しいレプトンプロセス（ビームに対して、たった一つの電子が出てくる）νμ+ e― →νμ+ e― のいくつかのイベントを観測した。

1990年にパリで開催された第1回タウ物理学ワークショップの写真。主催は、Michel Davier氏。
Davier氏とBarish氏のキャリアが重なったのは、タウ物理学の研究からである。1975年、SLACのMarty Perl氏がタウ粒子を発見した。タウ粒子はとても重いレプトンであり、様々なモードで崩壊する。そのため、タウ粒子は、弱崩壊を研究するための素晴らしい研究材料となるのだ。Barish氏とカリフォルニア工科大の研究チームが、CLEO測定器を用いたタウ物理学研究をコーネル大学で行う計画を立案した頃、Davier氏もまた、CERNのLEP加速器のAleph測定器で行う、タウ物理学の研究プログラムを検討していた。Davier氏はパリでタウ物理学に関する初の国際ワークショップを企画し、Barish氏がその概要講演を引き受けた。
CLEO測定器を使ってタウ物理学の研究を行った後、Barish氏は、他の素粒子物理学へと分野替えをしたが、Davier氏のその後のタウ粒子に関する研究から大きな影響を受けたと言う。Davier氏と彼の共同研究者らは、タウ物理学研究分野を精密な科学へと変貌させたのだ。

ALEPHとBaBarについてのマルチ・ハドロン崩壊モードへのタウ崩壊の精密測定
Davier氏とBarish氏のキャリアで重複しているもうひとつの領域が、重力波研究である。Barish氏は長期米のレーザー干渉計重力波検出器（LIGO）計画に、Davier氏は仏伊のプロジェクト「VIRGO」に関わっていた。Davier氏は星や超新星の崩壊のような「バースト源」や、最近ではガンマ線爆発を研究し、世界中に配置されている複数の干渉計の同時使用を行うなど、「可検出性」を理解するうえで重要な貢献をした。

星（例えば超新星）の重力崩壊の過程。重力波がニュートリノの前に放出され、輝く点に注目

Michel Davier氏は、ILCの測定器プログラム開発について助言を行う「国際測定器諮問委員会（IDAG）」も主導した。IDAGはリサーチディレクターの山田作衛氏によって発足された委員会。2009年に、測定器設計グループによって提出された測定器趣意書を検討し、グループに妥当性確認の提言を行った。この過程は、現実的に建築可能で、かつILCの物理学課題に対応できる測定器の設計に向け、非常に役立った。IDAGは現在、Davier氏の指揮の下で、経験豊かな実験物理学者、現象学者、理論家からなるグループが、認証された測定器グループのR&Dの進捗確認を行っている。

■カレンダー
今後の会議、ミーティング、ワークショップ
今後のスクール

■ニュース記事

  • from Nature
    27 May 2011
    テバトロンのデータは長期の保存計画がない。将来、分析を行う上で重要となる情報にアクセスできなくなる恐れがある。
  • from Science Daily
    25 May 2011
  • ロンドン大学インペリアルカレッジの科学者は、電子の形状について、これまでで最も正確な測定を行い、「電子はほとんど完全な球である」ことがわかったという。5月25日にNature誌で発表された。

■今週のイメージ

横谷馨氏、KEKを退職

（Kaoru Yokoya retires from KEK）

画像：小林敦子

5月31日に開かれた退職講演会で、横谷馨氏はKEKの加速器科学者としての人生を振りかえった。横谷氏は、3月31日にKEKを退職したが、ILCアジア地域ディレクターとしての仕事は引き続き行う。

■プレプリント

arxiv preprints
  • Pair production of charged top-pions in the γγ collisions at the ILC
  • TeV Scale Implications of Non Commutatative Space time in Laboratory Frame with Polarized Beams

■タグクラウド

accelerator R&D Asia ATF2 CALICE cavity CERN China CLIC Cornell University cryomodule damping ring DESY detector R&D electron cloud Europe FALC Fermilab IDAG IHEP ILC baseline Italy Japan KEK LHC linear collider school review SLAC SRF technology United States XFEL

 

投稿情報: 2011/06/14 カテゴリー: ILC NewsLine |

ILC NewsLIne 2011年5月26日号

ILC NewsLine 2011年5月26日号　[英文記事]

■ディレクターズ・コーナー

GDE、工業化モデルを最適化

（Global Design Effort optimises industralisation models）

今号のディレクターズ・コーナーは、国際共同設計チーム（GDE）プロジェクトマネージャー、山本明氏の執筆。

Akira Yamamoto | 26 May 2011

来る7月24日にシカゴで開催されるSRF2011会議のサテライト会合として、第2回目となる、ILC超伝導高周波（SCRF）技術と工業化に関するワークショップが開催される。

「技術設計フェーズ2」での取組みとして、GDEでは、SCRF空洞とクライオモジュールの製造に係る現実的で費用対効果に優れる工業化モデルの実現に向けて努力を続けている。この「SCRF空洞とクライオモジュールの製造」は、ILC建設コストにおける主要なコスト推進項目である。最も重要な検討項目は、SCRF要素の建設と試験を、いかにして国際的に分担し調整すべきか、ということである。
最適な工業化モデルの開発は、時間のかかる仕事である。2009年前半に、ILCの空洞やクライオモジュールの製造を担当する候補となる産業界の各関連企業へ、ILC計画の内容や見通しに関する説明を行う活動を開始した。そしてGDEは、考えうる工業化モデルと必要とされる生産設備について、産業界からアドバイスを受けてきた。
GDEのプロジェクト・マネージャーは、2009年に超伝導空洞メーカーの訪問を企画した。
その後、2010年5月に京都で開催された世界加速器会議のサテライト会議「超伝導RF 空洞技術と工業化」ワークショップが行われ、世界中の産業界、研究所から集まった参加者が活発なコミュニケーションや有意義な論議を行った。

現在は、2巡目となる企業訪問を行っている。今回は、空洞、クライオモジュール、材料製造業者で進行中である。この一連の訪問では、最近の研究と工業化モデルの検討結果についての資料「ILC SCRF空洞とクライオモジュール工業化に対する準備」に基づく報告を行い、それに対する産業界からのフィードバックを頂いている。

GDEのSCRF R&D計画には、産業界とのコミュニケーションなども含まれている。

このように、この分野における活動は進展しており、GDEプロジェクトマネージャは、シカゴで開催される「SRF 2011会議」のサテライト会議として、7月24日に第2回目のSCRF空洞技術と工業化に関するワークショップを開催する。シェラトン・ホテル・アンド・タワーで開催されるこのワークショップは、参加登録が必要であるが、ワークショップの全プログラムは公開セッションである。今回は、GDEから産業界に要請した情報提供への依頼に対して集まったレスポンスの内容と、それらが、技術設計報告書に記載される計画やその実現に及ぼす影響を中心に議論が進められる予定だ。ワークショップの概要と暫定プログラムは、ホームページに記載されている。

■特集記事
CERN Bulletinより：LHC実験－発見はどのようになされるか？
（From CERN Bulletin: Experiments at the Large Hadron Collider – How are discoveries made?）

現在、大型ハドロンコライダー（LHC）が稼働中だ。そこから生まれる新発見に大きな期待が掛かっており、新しい物理研究の道が開かれようとしている。物理学者は今何をしているのだろう？LHCで行われている4つの実験のうちのどれかでヒッグス粒子が発見されるのを、ただ待っているだけ、と思う人もいるかもしれない。しかし、今日の実験素粒子物理学研究の現実の姿は、そんな想像とは全く異なる世界だ。物理学の成果はデータ解析に次ぐデータ解析から生まれるものなのだ。

ATLAS測定器で4つのミュオンに崩壊しているシミュレーションされたヒッグス。
新粒子が直接に見えることはほとんどない。実験の設計によって違いはあるが、衝突点と測定器信号処理回路の初層の間の距離はだいたい数センチメートル。これは、極小の素粒子にとってはとても長い距離だ。衝突でつくられた粒子は、相互作用して、測定器に到達する前に崩壊してしまう。たとえば、LHCの衝突でヒッグス粒子がつくられるとすると、存在するのはほんのわずか。他の粒子に崩壊する前の、1兆分のそのまた1兆分の1秒間だけだと考えられている。これは動いた距離が分かるほどの時間でもなく、まして数センチ先の測定器にはたどり着けない。さらに、その崩壊で生まれた粒子も、検出される前に崩壊してしまうかもしれないのだ。

衝突によってつくられた複雑な素粒子反応を細かく分析して初めて、物理学者は、新しい何かの存在を「推測」することができる。繰り返し観測することによって、その推測はより確かなものとなっていく。集めたデータが多いほど、結果の信頼性が高まっていくのだ。とはいえ、衝突反応から生まれる新しい粒子はほんのわずか。ヒッグスを見つけるのは、100万の干し草の山から針１本を見つけるようなものだ。

新しい発見をするためには、多くのデータを集め、それをグラフ化して、そこから慎重に既知のプロセスから生じたと思われる現象を取り除く、といった作業が必要とされる。既知の反応を丁寧に取り除いて行き、最終的に残った反応があるなら、それは全く新しい発見である可能性が高くなる。

統計的に実験データを解釈する際によく使われるのが「シグマ値」である。世の中の多くのものは「正規分布」で表すことができる。正規分布とは、平均値を中心にデータ量が多く、平均値から離れるほど、データ量が少なくなる分布のことで、グラフを描くと、釣鐘形になる。シグマ値とは、平均値からのデータの散らばり具合を評価する統計量で、平均値を中心に標準偏差１個分の範囲のデータ量を「１シグマ」と呼ぶ。2シグマでは、データ解析の結果を信頼できない可能性が2.3%ある。3シグマの結果は、その可能性が0.15%であり、このレベルから物理学者は解析結果に注目し始める。しかし、これでもまだその結果は「新発見」と呼ぶことはできない。新発見と呼べるようになるためには、5シグマの確実性が必要となる。

よりたくさんの陽子が衝突すれば、より多くの実験データが集められ、分析され、エラーが少なくなっていく。しかし、データ量が増えれば全てが解決するというわけではない。既知の事象として取り除かれた事象が、正しい判断だったと言い切ることはできず、これは、シグマ値ではかるこの出来ない系統的誤差の潜在要因である。

さらに、どのデータを保存し、分析するかという物理学者による選択が、誤った解析につながることもある。これらの選択は、今わかっている物理を基準に行われるが、絶対に確実な基準はない。また、実験がどのように行われているかも結果に影響を及ぼす。

したがって、異なるチームから得られた結果と比較することが重要である。欧州合同原子核研究機関（CERN）の連絡プロトコルを使えば、他のグループの測定結果を比較するとともに、他の実験グループの研究者の意見を聞くこともできる。

決して、新しい物理学の最初の徴候にわくわくしてはいけない、と言っているわけではない。それらの兆候を関連付けて筋道を通すことが重要なのだ。しっかりと検討され、ピア・レヴューを受けるまでは、結果をうのみにしてはいけない。LHCの運転が順調で、CERN中が活気づいている。夏の会議シーズンと新たにピア・レビューを受けたたくさんの論文が発表されることだろう。

* 10-24 s

[英文記事]

黒川眞一名誉教授、ロルフ・ヴィデレー賞を受賞

（Shin-ichi Kurokawa awarded Rolf Widerøe Prize）

Rika Takahashi | 26 May 2011

黒川眞一KEK名誉教授

欧州物理学会加速器部会は、高エネルギー加速器研究機構（KEK）の名誉教授でありCosylab株式会社の副社長である黒川眞一氏にロルフ・ヴィデレー賞を授与することを発表した。この賞は、粒子加速器研究分野で著しい功績を挙げた個人に贈られる賞である。

黒川氏の加速器研究分野でのキャリアは37年に及ぶ。黒川氏は、もともとは加速器物理学者ではなく、実験物理学者。低エネルギーK中間子や反陽子ビームを使った素粒子実験を推進していた。70年代初頭、黒川氏はKEKの陽子シンクロトロン（PS）ビームラインの建設に携わるようになった。黒川氏はPSビームラインの設計と建設で中心的役割を担い、そして徐々に研究の軸足が加速器科学へと移っていったのである。

黒川氏の卓越したリーダーシップは、KEKの様々なプロジェクトで発揮されてきた。TRISTAN計画では、加速器制御を担当。その後進プログラムであるKEK Bファクトリーでは、プロジェクトリーダーを務めた。「加速器の運転当初、電子雲の問題が発生しルミノシティが伸び悩んでいました」と黒川氏。これを解決すべく、黒川氏はソレノイド・コイルの採用を英断。後の、KEK Bファクトリーのルミノシティ世界記録達成に大きく貢献した。

黒川氏の活範囲は研究分野にとどまらず、他国との協力関係の強化にも大きく貢献した。加速器科学の国際的な枠組みであるアジア将来加速器委員会（ACFA）に積極的に参加。1996年のACFA創立以来、委員として参加したほか、2004年から2006年には議長を務めた。黒川氏は常に、アジア各国との関係強化の重要性を意識して活動して来た。黒川氏は、中国、韓国、インド、台湾といった国と協力関係を深めていくことは「加速器科学の繁栄に必須な活動」として、この信念のもとアジア内の数多くの国際協力事業を牽引して来た。黒川氏はまた、アジアと中東の国々の間の協力関係構築にも寄与した。中東の放射光実験施設「SESAME」において、中東やアフリカの研究者を育成できるよう、放射光科学分野で日本が持つ専門知識や経験を移転する枠組み構築に尽力した。また、1998年のアジア加速器会議の創設を主導した。

さらに黒川氏は、世界の三地域で別々に開催されていた「PAC」「EPAC」「APAC」を、世界加速器会議として統合した立役者でもある。初の世界加速器会議は、2010年に京都で開催された。

黒川氏のILC計画への貢献度も大きなものである。黒川氏は、2005年に葉山で開催された初めてのILCスクール実施委員長を務めた。また黒川氏は、ILC推進委員会の議長として、2007年に北京でILCの基準設計報告書を受け取った人でもある。

2012年のILC技術設計報告書の完成を目前に、黒川氏は「現在のGDEをより強固な国際枠組みへと変貌させることが重要」と語る。

黒川氏は、スペイン、サンセバスチャンで開催されるIPAC会議で、メダルの贈呈を受ける予定だ。

[英文記事]

■ブログライン

23 May 2011
Frank Simon
Derailed Schedules
■カレンダー
今後の会議、ミーティング、ワークショップ

今後のスクール

■ニュース記事

  • from BBC News
    26 May 2011
  • 最先端の技術を使用している重要な天文測量から得られた最初の結果は、不可解なダークエネルギーの存在を確認したように思われる。
  • from National Geographic
    24 May 2011
    「ブラックホール以外に、私たちがつくっているものより濃いものは何もありません」と、英バーミンガム市大学の物理学者であり、LHCのALICE測定器のチーム・リーダーである、David Evans氏は語った。ALICE測定器はクォークグルーオンプラズマの観察に役立ったもの。「これを1立方センチメートル持つと、400億トンの重さになるだろう」
  • from AFP
    23 May 2011
    1ヵ月前、LHCは1秒につき1000万衝突という記録を作った。「いまは、1秒につき1億衝突です」、と、パリで進行中の会議でSpiro氏は語った「無限に小さく、無限に大きなものです」
  • from New York Times
    21 May 2011
    フェルミの次世代の実験は、最も多くの粒子をつくることに集中するが、必ずしも最もエネルギーの高いものではない。科学者は、ほぼ質量を持たず、電荷を持たず、他の予測できない特性をもつほとんど理解されていない粒子である、ニュートリノの濃く、比較的低エネルギービームを発生させる予定だ。

  • from The Economist
    20 May 2011
    議論は、次世代アップグレードとそれらが正面衝突する前に、円というよりはむしろ直線で、電子とその反粒子である陽電子を加速する、リニアコライダーのような、相補デバイスについてすでに進行中である。

■プレプリント

arxiv preprints
  • Dark matter pair production at the ILC in the Littlest Higgs model with T-parity

■今週のイメージ

ATFの復旧活動

画像：峠暢一氏

3月11日の地震で破損した、機材の修復後、先端加速器試験装置（ATF）での復旧作業は、現在、測量によるハードウェアのアライメント修正に集中している。この後、冷却水、電磁石の励振、高周波電力の復旧が行われ、そして、今月後半、2011年夏頃にテストビーム運転となる。

 

投稿情報: 2011/06/14 カテゴリー: ILC NewsLine |

2011/06/03

ILC NewsLine 2011年5月19日号

ILC NewsLine 2011年5月19日号　[英文記事]

■ディレクターズ・コーナー

アルファ磁気スペクトロメータ、打ち上げ

（Alpha Magnetic Spectrometer launches!）

Barry Barish | 19 May 2011

ISSに設置された、AMS-02の概略図

2011年5月16日、アルファ磁気スペクトロメータ（AMS）が宇宙へと打ち上げられた。AMSは素粒子物理学実験の装置。ほぼ20年かけて装置の設計、製作、そして打ち上げに向けた準備が行われて来た。AMSは国際宇宙ステーション（ISS）に設置され、宇宙線の成分粒子の組成や方向分布の精密測定を行い、反物質やダークマターの探索、宇宙の研究を進める。

AMSの概略図

初期の素粒子物理学研究は宇宙線から始まった。粒子加速器が使われるようになるよりかなり前のことだ。次世代の加速器リニアコライダーは地下深くに建設される。AMSは宇宙に打ち上げられる。素粒子物理の探求という同じ目的のために、高性能の装置が、地下深くに設置されたり、宇宙に打ち上げられたりするわけだ。

AMSの先行プロトタイプ「AMS-01」は、宇宙空間で稼働した初の大型磁気スペクトロメータである。1997年にスペースシャトル・ディスカバリー号で10日間の飛行に成功した。今回打ち上げられた「AMS-02」の要素技術の多くは、AMS-01での試験の上に熟成したものだ。
AMS-01のサブ測定器には、荷電粒子を検出しその電荷を決めるシリコン測定器と、粒子の速度を計測する飛行時間システムがあり、これと運動量測定を組み合わせることで粒子を識別する。また、組み合わせ測定にかかわらず、従って識別がうまくできないような角度で飛び込んでくる宇宙線に対する遮蔽や、粒子識別性能を強化するチェレンコフカウンターも装備している。AMS-01の飛行は10日間という短いものであったが、ヘリウム測定や反ヘリウムの探索、陽電子の測定など、興味深い成果を上げている。

PAMELA衛星実験（Nature誌458、607（2009））で報告された陽電子過剰を示すグラフ。

AMS-02の主力装置は、巨大電磁石による分光計である。AMS-02用のため超伝導タイプと永久磁石タイプの二つの分光計が開発された。超伝導タイプのほうが運動量測定をより正確に行うことができ、また、より高い磁場をつくることが可能だが、耐用年限が短く、打ち上げ後の整備調整が必要となる。そこで、AMS-02では、長期間のミッションに使用可能な永久磁石が採用された。

2010年11月、ケネディ宇宙センターでのAMS-02訪問中の、STS-134ミッションの船長、Mark Kelly氏（左）とAMSの主任研究員、Samuel Ting(右)。写真提供：米国航空宇宙局。

AMS-02測定器は、これまでに宇宙に打ち上げられた高エネルギー宇宙線研究用装置の中では、最も高い感度をもつ。このような高感度の測定器で詳細に同位体組成を測定値することは、銀河内における荷電粒子の伝搬機構や銀河の磁場測定に非常に役立つ。

AMSのプロジェクトリーダー、Sam Ting氏（MIT、欧州合同原子核研究機関：CERN）とGDEディレクターのBarry Barish氏は旧友であり、偶然なことに誕生日まで一緒で、生まれた場所もほんの数百メートルしか離れていないという。Ting氏はこれまでに、精密測定を行うことを通じて、新しい重要な発見を続け、1974年には、ジェイプサイ（J/ψ）粒子の発見によりBurt Richter氏とともにノーベル賞を受賞している。Ting氏はAMSの設計に対しても同様に、精密さを追求するアプローチをとっている。Ting氏はこのミッションの目標について「未知のものを調査し、想像もしなかったし、発見するツールもかつてなかった自然現象を探すこと」としている。AMSミッションからどんな物理の成果が得られるのか、楽しみである。
■リサーチ・ディレクター・レポート

ILC測定器のコストを評価する

（Determining the cost of the ILC detectors）

Sakue Yamada | 19 May 2011

詳細ベースライン設計報告書(DBD)の作成に向け、2つのILC測定器、ILD（国際大型測定器）とSiD（シリコン測定器）の設計が、それぞれの研究グループによって詰めの段階に入っている。2007年に研究グループに対して募集した「測定器趣意書」は、ILCで目指す物理学の可能性を実証することを目的にしており、測定器に関する将来の新しいアイデア導入の余地は残されている。そうではあるが、認証された研究グループは、プロジェクトがいよいよ実現した時に好スタートを切ることができるよう、測定器の設計を進めている。DBDに向けた作業計画のうちのひとつとして、測定器のコストのより正確な見積りが行われている。これは、技術面の検討とともに実現可能性の検討における重要事項である。一般論としては、より多くのコストを投入すれば、より性能の高い測定器を造つくることが可能だ。しかし、最小コストで最高の性能を得られるなら、それに越したことは無い。低コスト・高性能の追求は、測定器技術のR&Dを進展の原動力となり、技術革新にもつながるだろう。しかし、ある時点で、コストと性能の間のバランスを取る必要が生じてくる。このバランスの達成には、ILCの目指す物理目標を考慮に入れた上で設計戦略を立てる必要がある。技術や材料、各要素のサイズなどを検討し、最終的に、物理目標とコストの釣り合を取るべく選考作業が行われることになる。ILCでは、ILDとSiDの2つの測定器があるので、その戦略を比較できることは強みである。

2つの測定器設計グループILD(左)とSiD(右)は、詳細ベースライン設計報告書で発表される測定器コストの正確な見積もりに向け作業を行っている。

2つのコスト見積を比較する際、その比較が意味あるものになるよう準備する必要がある。去る9月に、国際測定器諮問委員会（IDAG）は、2グループがコスト算出に同じ方法論を使うことを提言した。予算調達の規則や商習慣は、領域ごと、国ごとに異なる。LOIの時点ですでにこれらの違いは考慮に入れられており、算出コストはかなり調整されたものであったが、完璧ではなかった。IDAGは、この状況を改善する必要があると指摘した。
コスト算出を調整し、方法論を統一するために、各測定器グループの代表と、ILC加速器のコスト算出の専門家である外部顧問から成る小ワーキンググループが編成された。加速器設計チームでは、同じ問題にすでに長い間取り組んでいる経緯から、領域間での様々な違いを調整する方法についての知識や経験があるのだ。
2つの測定器コンセプトは、コスト性能最適化に、若干異なるアプローチをとっている。それはわずかな違いだが、最終設計に影響を与える可能性をはらんでいる。SiDは、広範囲における分析的な費用対性能最適化のアプローチを取っており、ILDは検討中のオプションが多いこともあり、部分的な最適化アプローチになっている。この違いから性能に差が導出されるか否かを確認するためにも、より正確なコスト算出を行う方法を調整しなければならない。さらに、高いエネルギーの衝突を含む、多くのシミュレーションを行なう必要がある。その結果によって、測定器性能に影響する要因が見極められるだろう。この取り組みを通じて、費用対性能に関する有益な情報を得られるだろう。
コスト算出ワーキンググループはすでに、コスト算出項目やその分類法について合意している。コストに占める割合の大きないくつかの資材に関して、共通の単価を使うことにも同意している。改善に向けた作業は続けられていて、もう少し時間をかけることになるだろう。
世界経済は急速に変化している。DBDでの予算見積もりは2012年時点の価格を基に完成されるため、これが将来の不確定要素となり得る。たとえば、鉄やタングステンの価格変動は、コストに影響を及ぼす。また、為替相場の変動も、米ドル換算した際のコスト変動要因となる。しかし、方法論を明確にすることで、これらの要因によるコスト変化をトレースすることは可能である。

測定器の建設が実現した時には、大部分の部品が参加機関の本国で作られ、現場に届けられて、組み立てられる。そのため、為替レートの変動はさほど問題視すべきものではなくなるだろうと期待いる。もっと重要なことは、その日が来るように、研究者達が懸命に努力することである。コスト算出の課題は、私たちのこの目標を達成するステップの1つなのだ。

■特集記事

宇宙の粒子検出器：AMSのMaurice Bourquin氏インタビュー

（A particle detector in space: interview with Maurice Bourquin from AMS）

Perrine Royole-Degieux | 19 May 2011

スペースシャトル・エンデバーは、ケネディ宇宙センターから軌道に突入する

Maurice Bourquin氏が、宇宙で行われる素粒子物理学実験のために、米ヒューストンで開催された物理学者—NASA間の最初の代表者会合に参加し、ISSでの実験について議論をしたとき、彼自身自分の測定器が17年後に本当に飛行するとは予想していなかっただろう。ノーベル賞受賞者である、Samuel Ting氏が主導する、AMS実験に初期から関わっているBourquin氏は、スイスのジュネーブ大学でチームをつくり、プロジェクトに参加した。彼のグループは、1998年にディスカバリー号で打ち上げられた「AMS-01」の設計と建設に参加した。

AMS-02測定器が打ち上げられた直後、ILC NewsLineはMaurice Bourquin氏にAMS-02と加速器実験の間の相互作用についてインタビューする機会を得た。 Bourquin氏は、2001年から2年間CERN理事会の理事長をつとめた人物である。

ILC NewsLine：2011年5月16日は、AMS共同研究グループ、そして、一般に宇宙粒子物理学にとって歴史的な一日でした。この日をどのようにBourquinさんは過ごされましたか？

Maurice Bourquin：打ち上げは数回にわたって延期されていました。4月28日の最初の打ち上げ予定の時には、ケネディ宇宙センターにいました。これまで何回かシャトルの打ち上げを見たことがあったので、（５月１６日は）CERNから最終的な準備とエンデバー号の打ち上げを見ることに決めました。一般向けにプロジェクト全般や、ダークマター、反物質についての質問に答えるために、ウェブキャストでの生放送を企画していました。2時間後にAMSに電力が供給され、最初のデータ受信に成功しました。

シャトルの区画へ運ばれるAMS-02。画像：Michele Famiglietti/AMS-02共同研究グループ

アルファ磁気スペクトロメータ実験は、何を探しているのですか？AMS測定器は、なぜ宇宙へ打ち上げられたのですか？

AMSは、測定器を通過する荷電粒子やガンマ線といった「高エネルギー宇宙線」を測定する装置です。反粒子の同定を得意としています。それらの反粒子は、原初の反物質、ダークマター、あるいは他の未知の現象を示唆するものです。測定器を宇宙に打ち上げた理由は、地上では大気によって大多数の宇宙粒子や反粒子が遮られてしまうからです。大気は、人間にとっては生存上必要な保護として働きますが、地球から宇宙現象を調査するためには障害となるのです。

2010年8月26日、フロリダ州にあるケネディ宇宙センターでシャトル着陸施設にAMS-02測定器を運ぶ、米空軍C-5Mの輸送機を歓迎する、Maurice Bourquin氏。

宇宙に行く測定器を設計・構築する最大の課題は何でしょう？

 

AMS測定器装置は加速器科学の技術に基づいており、最大性能が出せるような設計になっています。しかし、宇宙ではわずかな電力（2500ワット）しか使えません。それだけの電力で300,000個の検知チャネルと775枚の信号処理回路を作動させなければなりません。また、いったん打ち上げてしまえば、人間によるメンテナンスは不可能ですから高い冗長性を持って設計されています。

そうなると、AMSと、例えば大型ハドロンコライダー（LHC）の測定器との設計では、どのような違いがあるのでしょうか？

LHC測定器はいわば「快適な環境」に置かれていますが、宇宙での測定器は、宇宙放射線はもちろんのこと非常に過酷な環境に置かれています。それは、宇宙に打ち上げるために要求される耐振動性を持ち、微小重力環境や真空環境でスムーズに動作し、長期間もわたる極端な温度変化に耐えなければならないのです。また、宇宙塵からの保護も重要な要素です。

LHCや将来のILCのようなコライダー実験とAMS実験の間で、どのような相互作用や相乗効果があるとお考えですか？

ダークマター問題の解決を見つける二つの相補的な方法が今やある、ということです。これは、非常に幸運なことです。コライダーは、重粒子を直接的に生成することにより粒子の性質を探ります。一方AMSは、銀河にある反粒子分布の特徴を観察して研究を進めます。
  
地上からは、測定器の遠隔操作としてどのようなことをするのですか？

AMSへのコマンドは、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センター、そして、ジュネーブにあるCERNの、AMSスペースシャトルのミッション運用を管理するペイロード運用管理センターから、ISSのデータ中継を経由して行いまう。監視や命令を行うための最も重要なパラメータのうちの一つは、検知素子の熱の状況です。

AMS測定器は、いつデータをとり始めるのですか？最初の結果が得られるのはいつ頃になりますか？

データは、AMSがISSの外部トラスに置かれた直後から地球で受信されます。最初の結果がいつ出るのかを予測するのは困難ですね。

他に付け加えておきたいことがあれば？

私は、ISSにあるAMSによって、基礎研究の問題や挑戦に対する関心が高まると考えています。そして、科学研究がより身近なものになると思っています。

AMSはノーベル賞受賞者Samuel Ting氏が指導する巨大な国際共同研究であり、主にヨーロッパ16か国の約600人の研究者が関わっている。AMSはCERNが承認した実験であり、CERNの専門家からの協力を受けている。この実験ではまた、米国航空宇宙局（NASA）がISSへの運搬を担当しており、米エネルギー省の実験であるともいえるだろう。

[英文記事]

■ブログライン

11 May 2011
Frank Simon
Talking Calorimeters – Day Trip to CERN

28 April 2011
Frank Simon
Beam time is around the corner – again!

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■ニュース記事

  • from New York Times
    17 May 2011
  • Goldhaber博士は1961～1973年までブルックヘブン研究所の所長をつとめ、そこで、3つのノーベル賞につながる実験の監督を行った。宇宙の仕組み解明に関する、Goldhaber博士の最も良く知られた貢献は、幽霊粒子「ニュートリノ」の研究である。
  • from LA Times
    16 May 2011
    スペースシャトル、エンデバー号が、その最終ミッションを宇宙に打ち上げた。長く打ち上げを持っていた20億ドルの宇宙物理実験装置と、何千ものスペースシャトル関係者の思いを乗せて。
  • from physicsworld.com
    16 May 2011
    宇宙線を、そして、場合によってはダークマターも観測する装置が、スペースシャトル・エンデバー号に搭載され、最終的に宇宙軌道へと打ち上げられた。
  • from physorg.com
    13 May 2011
    UCサンタクルス校の物理学の教授である、Sadrozinski氏とRobert Johnson氏は、ガン治療プロジェクトに、「シリコン・ストリップ」測定器技術を使用している。これは、彼らや他のSCIPP研究者が、フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡やCERNのLHC加速器のATLAS測定器など、重要な素粒子物理学装置向けの測定器を制作するのに使っているのと同じ技術である。
  • from Science Now
    12 May 2011
    素粒子物理学への予算拠出は、4年間に5%との小幅な増加となった。しかし、補助金の観点から見ると大幅な予算削減となっていることがわかる。
  • from Scientific American
    11 May 2011
    多くの研究分野の研究者が、世界最大の粒子コライダーからの大きな科学的成果を待っている。
  • from Nature
    10 May 2011
    ヒッグス粒子が存在するかどうか、その証拠は「青天の霹靂」かのように見つかるわけではない。逆に、ゆっくり数週間または数ヵ月間にも及ぶデータ解析から導き出されるもので、ブログにその興味深い過程を書き残すための時間は十分にある。

■アナウンス

Brian Foster氏、アレクサンダー・フォン・フンボルト教授職

(Brian Foster awarded Alexander von Humboldt Professorship)

5月12日、ベルリンにある、アレクサンダー・フォン・フンボルト財団は、8つのフンボルト教授職（ドイツの研究の最も高い重要な国際的な賞）のうちの1つをBrian Foster氏に贈った。6月1日から、Foster氏（国際共同設計チーム：GDE欧州地域ディレクター）は、ドイツ電子シンクロトロン研究所の研究センターとハンブルグ大学での仕事を開始する。Foster氏のポジションは両機関にある。彼は、加速器開発と素粒子物理学の教授職を引き受ける。Foster氏の新たなポストについての詳細は、今後のILC NewsLineに引き続きご注目ください。

■今週のビデオ

スペースシャトル・エンデバー打ち上げ

2011年5月16日、ケネディ宇宙センターから、スペースシャトル・エンデバーは、最後のミッション（ISSへのフライト）へと打ち上げられた。ダークマターと反物質の証拠を深し求める、AMS（AMS-02）とともに連れて行った。

AMS科学者から説明が続く、CERNのウェブキャストで打ち上げをご覧下さい。

 

投稿情報: 2011/06/03 カテゴリー: ILC NewsLine |