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2011/07/24

ILC NewsLine 2011年6月30日号

ILC NewsLine 2011年6月30日号　[英文記事]

■特集記事

ILD測定器設計オプションで前進 

（ILD collaborators make progress on detector design options）

Ties Behnke (DESY) and Roman Poeschl (CNRS/LAL) | 30 June 2011

ILDワークショップの参加者ら。画像：Bruno Mazoyer氏（LAL）
詳細ベースライン設計報告書（DBD）の完成に向け、活動が進んでいる。測定器を設計するには、物理学上の意義や工学技術の選択、計算の性能、そして担当者の意欲など、多様なリソースが必要となるが、DBDには、これらの要素をうまく組み合わせて、現時点で考えうる最高性能のILDの設計を提示することができるだろう。
2009年に測定器趣意書が提出され、国際諮問委員会（IDAG）は「ILD」「SiD」の2つの測定器コンセプトグループにDBDに向けてR&Dを続けるよう勧告した。DBDは、ILC加速器の技術設計報告書（TDR）と同時に発行される予定だ。ILCの最大1TeVエネルギーの物理学上の意義を改めて提示することは最重要課題である。これについては、研究者グループによって検討が進められており、個別文書として提示されることになっている。
去る5月に、ILDコンセプト研究の現状について議論し、次のステップを計画するため、第5回のILD会議がフランス線形加速器研究所（LAL）で開催された。この会議は当初、高エネルギー加速器研究機構（KEK）での開催する予定であったが、震災の影響によりLALで開催したものだ。

 

DBDには、測定器趣意書より現実的なILDコンセプトの詳細と計画が記述されるべきであり、これらはしっかりとした調査結果に基づいた情報であることが必要だ。

 

今回のワークショップの主な狙いのうちのひとつは、素粒子反応の質量シミュレーションに使われる「シミュレーション・ベースライン」を定義することであった。このベースラインを設定するには、一定レベルの正確さを保ちつつ測定器のモデル化に必要な簡略化を行うという調整が必要である。このベースラインはまた、十分な性能を持つと同時に処理しやすいシミュレーション能力も維持しなければならない。
物理学者とエンジニアとの間で密な共同研究が行われることなしに、現実的な測定器モデルは提案できない。エンジニアの役割は、評価し過ぎることはできない。測定器趣意書が提出されて以来、物理学者の考える「モデル」を本格的なエンジニアリングモデルへと進化させる活動において大きな進展があった。これらの活動は一方で、物理学の目標を妥協すること無く進められる必要がある。また、シミュレーションに使う測定器モデルについても現実性の追求は重要である。

ILDでシミュレーションされたイベントの3次元画像。


DBDでは、ILDのサブ測定器のオプションが対等に提示されることになっている。DBDの時点までに、測定器の各構成要素は、その実現可能性が実証されているであろう。そして、その時点でテストビームを使って性能が実証された構成要素が「オプション」であると考えられており、技術的な進捗状況に遅れが見られる代替オプションとは識別されている必要がある。現時点では、ILDは技術的選択を行わず、オプションや代替オプションの選択の幅を広く維持していくつもりだ。この考えは、DBDの基本原理とも言うことができ、Ties Behnke氏（ILD共同運営委員会メンバー）が結びのことばの中で強調した。

 

ワークショップは、日本で３月に起きた大災害が、リニアコライダー研究全般と特にILDコンセプトに向けた研究を続行する日本の研究者の意志を弱めることがなかったことを示すものとなった。このことは、日本の研究者が今回のワークショップで強力な役割を演じたことはもちろんのこと、山本明氏の貢献によって最も強調されるだろう。山本氏は日本における加速器のサイト選定に向けて進行中の活動をまとめ、報告を行った。

 

最後に、今回のワークショップでは、その定義がわずかに修正されたものの、ILDのソフトウェア・ベースラインも決定された。アナログとデジタル、2つのハドロンカロリメータ・オプションについて、公平にサポートする野心的な計画を続行することが決定された。両オプションは、同等に扱われる、シミュレーションが行われることが確認された。これは両テクノロジーにおいて、ここ数年にわたり行われた膨大な研究や進歩を反映する結果だ。それらの努力により、両オプションをILDの有効なオプションとして提案することが可能となったのである。

[英文記事]

ロング・バンチ・トレインに急げ

（All aboard the long bunch train）

 Leah Hesla | 30 June 2011

6月6-8日にドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）で開催された、ロング・バンチ・トレインの直線加速器運転ワークショップで注意深く聞く参加者ら。画像：DESY

粒子加速器の運転に必要な全ての複雑なエンジニアリングと巨大構造の存在理由は、とても小さく、目に見えない粒子ビームである。粒子ビームは、原子、分子の構造や最も小さな素粒子の働きを探る、サイエンスの調査道具なのである。

ワークショップでは、非常に高品質な粒子ビームの生成を究めるための「ロング・バンチ・トレイン研究」分野における進捗について分析を行った。今回で第2回となるワークショップは、ILCとDESYの自由電子レーザーFLASH向けのビーム研究をカバーした。研究者らは、ワークショップでビームを安定させるために何が必要か検討した。ビームはおおよそミリ秒のパルス長を持つもので、このわずか「ミリ秒」が「ロング・バンチ・トレイン」の「ロング（長い）」の意味するところなのだ。

 

2月に行われた9mA研究テストの結果が発表され、ビームのスムーズなタイミングと加速のために空洞を調整する方法や、大電流運転で空洞がクエンチするのを防ぐのに役立つ方法、最高勾配を成し遂げるために空洞のQ値を修正する方法等について詳細に検討を行った。

「つまり、加速器の性能を限界まで突き詰めるということです」と、ワークショップ議長のJohn Carwardine氏は語った。「私たちが証明しなければ行けないことは、例えば、ロング・バンチ・トレインを大電力で運転している超伝導空洞で加速できることです。もしもビームが安定していなければ、あるいは、加速し過ぎれば、空洞はクエンチを起こしてしまいます」
ILCでは、空洞のエネルギー効率を上げることが大幅なコスト低減につながり、FLASH FELでは、数パーセントの余剰エネルギーによってより短い波長の光子を得ることが出来、これは潜在的に新たな材質科学実験を開くことにもつながる。この点において、ロング・バンチ・トレイン研究はFELプログラムと強い相乗効果がある。

「ILC研究者にとってFLASHの価値は、どれだけ誇張してもし過ぎることはありません」と、Carwardine氏は語る。まだ、9mA研究に必要とされる種類のビームを提供することができる施設は、世界中探してもどこにもないのだ。ロング・バンチ・トレインは加速器の超伝導技術の長所であり、ILC、FLASHと欧州XFELを常伝導加速器との差別化が図れる点である。しかし、科学者が実際にその利点を活用することは、ロング・バンチ・トレインを使って加速器を運転することができて初めて可能になる。

他の研究者グループもまた、ロング・バンチ・トレインの有用性を理解している。現在、FLASHのビームタイムの90パーセント以上が、放射光源として運用されており、分子生物学や物性固体物理学など多様な分野の研究に使われている。


FLASHの9mA実験への実験的な貢献。画像：John Carwardine氏。

「正しく準備すれば、ビームは驚くほど安定します。しかし、簡単なことではありません」と、DESYのSiegfried Schreiber氏（DESYのFLASH施設の運転責任者）は語る。
ロング・バンチのビームを加速するためには、多くの電力を要する。ビーム運転をしていない場合でも、かなりの電力が必要とされるのだが、ビーム運転をする場合には、加速を維持するためにもっと多くの電力必要となる。もし加速器運転中にビームが突然失われると、空洞には余剰電力の負荷がかかり、加速器をだめにしてしまう。

 

ワークショップ出席者とフォトインジェクターの安定度について話し合う、Sebastian Schulz氏。画像：DESY

ILCでは、かなり高いビーム電流が好ましい。ビームは3ナノ・クーロンの電流のバンチ（塊）が連なってできており、1秒間に300万回周回する。その時発生する電流は9ミリアンペア（mA）だ。9mA研究では、FLASH施設を使って、この電流をコントロールするためのテストを行っている。

 

ILCの研究は、ビーム安定性の改善に向けた研究から、かなりの成果を得て来た。逆に言えば、FELユーザーの多くがロング・バンチ・トレインを要請していることから、ILCプログラムの活動は、FELのユーザー運転にとっても見返りがあると言える。

 

Schreiber氏は、FLASHのユーザーコミュニティーのおよそ3分の2が高いビーム電流とロング・バンチ・トレインによって何らかの利益を得ると見積もっている。これらのグループに役立つように加速器を調整することは、特定の加速プロセスを理解する、ということを意味する。

 

「加速プロセスをより理解すればするほど、私たちはさらに性能を改善するためにハードウェアとコントロールをよりグレードアップすることができます」と、Schreiber氏は語った。

 

このことにより、加速器に多くの改善をもたらした。例えば、1.3ギガヘルツで電源を供給する新たな安定したオシレータや、より高いサンプリングレートとより低い呼び出し時間の間のリアルタイム統合計算回路、その他のFLASHのクライオモジュールの改良につながった多くのハードウェアのアップグレードなどが良い例だ。
本ワークショップで、ILCとFLASHの相互の研究利益が明らかにされた。

「加速器は、実験の一部です」と、Schreiber氏。

第3回ロングバンチトレイン・ワークショップは、来年に計画されており、次回の研究の運転パラメータについて検討される予定だ。

「すべきことはまだたくさんあります」と、Carwardine氏。「ワークショップ会期中に、多くの優れたプレゼンと非常に良い議論がありました。これらは私たちが次に取り組むべき課題を理解し、優先順位をつける際に非常に役に立ちます」

ワークショップには、日本のKEK、英国のラザフォードアップルトン研究所、米国のフェルミ国立加速器研究所、そして、もちろんDESYからの参加者もあり、国際共同設計チーム（GDE）のプロジェクト・マネージャの参加もあった。

第2回ロング・バンチ・トレイン・ワークショップで提示された結果については、引き続き今後のILC NewsLineをご覧ください。

■ディレクターズ・コーナー

おめでとう、黒川さん！

（Congratulations to Shin-ichi Kurokawa）

Barry Barish | 30 June 2011

黒川眞一氏

本記事では、今年の欧州物理学会加速器部会のロルフ・ヴィデレー賞を受賞した黒川眞一教授に敬意を表したい。黒川氏の受賞理由としては「KEKの陽子シンクロトロン（PS）、TRISTAN、KEKBファクトリーなどのいくつかの高エネルギー加速器の設計、建設、運転における、卓越したリーダーシップ、アジア将来加速器委員会（ACFA）と将来加速器国際委員会（ICFA）の中で国際協力への彼の集中的な参加を通して、彼は世界的な科学的交換を始め、拡大してきた。そして、日本、アジアと残りの世界の間で理解と共同研究グループの丈夫な橋を構築した」ということが挙げられている。ILCで、彼はGDEの「G＝グローバル」という語を体現している人物だ。

ILCのGDEは、ILCの加速技術として超伝導高周波技術を採用するとの重要な決定に基づき、2005年に、ICFAとそのサブ委員会である国際リニアコライダー運営委員会（ILCSC）によって創設された。GDEのマネジメントは、欧州、米州、アジアの領域からの代表者によって構成されており、加速器の技術開発と設計に責任をもつ組織である。
黒川氏はたゆまぬ努力によって、アジアを「領域」としてまとめあげた。黒川氏はこの共同研究グループをまとめるために絶えずアジア各国を訪問し続けた。彼は、ICFA、ILCSC、ACFAにおいて重要な役割を演じてきた。現在GDEで行われている重要で順調なアジアの取組みの基礎が築かれたのは、黒川氏のおかげである。
黒川氏は1966年に東京工業大学の物理学部を卒業し、1972年に理学博士（物理学）を取得した。彼は実験粒子物理学者としてKEKに入ったが、すぐに加速器科学に熱中するようになり、1981年に加速器部門に加わった。彼は、その時から素粒子物理加速器に取り組んできた。他の成果では、彼はKEKBプロジェクトを導き、KEK加速器部門のリーダーとなった。彼は、日本で30年間にわたり、素粒子物理学加速器の開発・利用において、重要な役割を演じ、そして、最後の10年間では、ILCの設計活動を国際化するのに尽力してきた。

著者は、2007年当時ILCSC議長だった黒川氏に、ILC基準設計報告書を渡した。
ロルフ・ヴィデレー氏は、粒子加速器で使われているコンセプトの多くを考案したことで高い評価を得ているノルウェーの物理学者である。これらのコンセプトには、ベータトロンと呼ばれる電子の加速に磁気誘導を使う手法が含まれている。ヴィデレー氏は、高周波電場を使っている共振加速の開発も行った。このコンセプトは、粒子加速器の開発の基礎となった。すばらしい科学的経歴にもかかわらず、彼はナチスの協力者となったことから、ノルウェーの市民権を取り消されている。第二次世界大戦後、彼は、がんの放射線療法と、欧州合同原子核研究機関（CERN）での初期の共同研究に取り組んだ。

ILC GDEの私たち全員、黒川氏と一緒に働くことができたのは光栄なことである。同僚に代わって、私たちは彼にお祝いの言葉を述べたい。
■カレンダー
今後の会議、ミーティング、ワークショップ

■ニュース記事

  • from The Economist
    24 June 2011
  • シカゴ近郊にある米国最大の素粒子物理学研究所Fermilabから北西への735km（450マイル）にある、ミネソタ州スーダン鉱山に位置している5,000トン測定器に向けて、MINOSは、ミュオン-ニュートリノを打ち込む。6月24日、研究者は、ミュオン・ニュートリノが電子ニュートリノに振動することを確認したと発表した。
  • from Science
    23 June 2011
    今日、連邦高エネルギー物理学審議会（HEPAP）に提示される研究によれば、アメリカ合衆国で次世代の素粒子物理学研究に不可欠である地下研究所は、12億ドル～22億ドルの間米エネルギー省（DOE）に要求している。
  • from EuCARD
    April – June 2011
    加速器が強力になると、構成要素への放射線損傷リスクも増加する。過去の加速ビームは、LHCと他の次世代加速器プロジェクトのビーム今後アップグレードがすることができる損傷をするのに十分なエネルギーを含まなかった
  • from EuCARD
    April – June 2011
    鉛は、量子効率がニオブ（伝統的なSCフォトカソードの材料）より10倍大きいため、ニオブを使うより高い輝度と平均電流でビームを発生することが可能だ。
■プレプリント
◇arxiv preprints
  • Associated production of light gravitinos in e+e- and e-γ collisions
  • Searches for Lepton Flavour Violation at a Linear Collider
  • Phenomenology of the minimal B-L Model: the Higgs sector at the Large Hadron Collider and future Linear Colliders
  • Determining R-parity violating parameters from neutrino and LHC data
■今週のイメージ

KEKの若手研究者（Young scientists at KEK）

画像：小林敦子

つくば市内の中学生が、職業体験プログラムでKEKを訪れた。加速空洞内部の欠陥を探すのに、京都カメラを使った。

 

投稿情報: 2011/07/24 カテゴリー: ILC NewsLine |

2011/07/05

ILC NewsLine 2011年6月23日号

ILC NewsLine 2011年6月23日号 [英文記事]

■世界の各地より

東北の復興とILC

（A recovering northeast Japan turns its sights to the ILC）

Rika Takahashi | 23 June 2011

マグニチュード9.0の未曾有の規模の東日本大震災が発生してから3ヶ月が過ぎた。避難所生活を送る被災者の数は未だ9万人を数え、7500人が行方不明のままだ。しかし、被災地は確実に復興に向けて歩を進めている。

画像：国土交通省東北運輸局


被災地である仙台市には、国内ILCの研究開発拠点のひとつである東北大学がある。「大学全体では２人の犠牲者が出たと聞いています。3月 25日に実施予定であった卒業式も中止されました。研究室によっては鍵となる装置が被害を受けて研究に大きな影響が出たところもあるようです」と、東北大 学教授でILC物理測定器研究組織のアジアコンタクトパーソンである山本均氏は語る。現在は、東北大学のライフラインはほぼ完全に復旧。5月6日には、 一ヶ月遅れの入学式も行われ、学生たちの大学生活や研究活動も正常に戻りつつある。


「我々の研究室では幸い大きな被害はなく、研究もほぼ完全に通常に戻っています。場所が３階の建物の一階で半分地下なのが幸いしたようで す」と、山本氏。地下施設は、一般的に地震に強いと言われているが、それが証明された形だ。「我々の研究室のLC関係の活動に対する影響は地震後約１ヶ月 停止に近い状態になった事以外はあまりありません」（山本氏）。しかし、山本氏には地震による意外な影響があったと言う。「私の研究室の学生数名が、他大 学に勧誘されたのです。全員帰って来てくれてほっとしています」


東北大学では、福島第１原子力発電所での事故も重視しており、大学独自の放射能レベルモニタリングを実施している、東北大は現地より80ｋｍ以上離れており、放射能レベルは正常値内にあるという。

岩手県知事・達増拓也氏。画像：岩手県


4月23日、東日本大震災の復興策を検討する政府の東日本大震災復興構想会議第2回会合が開かれた。この会議で、福島、宮城、岩手の被災３県の知事がそれぞれ復興に関する見解を表明した。岩手県には、ILCの建設候補地のひとつである北上山地が立地している。達増拓也岩手県知事は同会合で、「復興への象徴になる」としてILCの岩手県への誘致について国への協力を求めた。


達増氏は「震災からの復興を進めるに当たっては、単に旧に復するということだけではなく、そこに生きる人々が誇りを持って豊かに生活し、東北が長期的に発展し続けるという視点が必要と考えています。ILC計画は、東北の人々に夢と誇りを与え、産業経済や雇用の面でも大きな波及効果をもたらすと考えています」と、復興会議に提出した県の計画にILC誘致を盛込んだ理由を語る。

しかし、大規模な地震被害を受けた地域へのILC建設には疑問の声もある。これに対して達増氏は「今回の震災被害は津波によるものです。ILCの建設候補地は沿岸部の後背地の安定岩盤からなる北上山地の丘陵地帯であり、もちろん津波の心配はありません」と言う。北上山地付近にはトンネル内に設置された既存の観測施設がある。「トンネル岩盤はもとより、機器、設備への被害は全くなかったと報告を受けています。今回の大地震によって、候補地付近の北上山地の岩盤の安定性が改めて証明されたことから、建設には支障がないと考えています」（達増氏）。

天然資源の乏しい日本にとって科学技術は国の発展にとってのカギだ。「今回の原発事故により日本の科学技術への不信感が芽生えている時だからこそ、我が国の科学技術の総合力を示すILCに取組むことは、国際社会や国民に向けて、新しい時代を築く科学技術政策に取組むというメッセージを発することができ、日本の科学技術の国際的信頼回復につながる、と考えています」と達増氏はILCに対する期待を語った。
■特集記事

プラットホームの具体策 

（Concrete plans for a platform）

Leah Hesla | 23 June 2011

国際リニアコライダーを完成させるには、電子-陽電子衝突からデータをとるための巨大で、扱いにくい測定器を粒子ビームラインに精密に設置することが必要である。最近、ILCの共同研究者たちは、ビームライン上を移動する2つの測定器（ILDとSiD）を着実に、すばやく、動かすために、鉄骨鉄筋コンクリート造りのプラットホームを使うことに同意した。

「ついに『プッシュ・プル』をはっきりと確立しました」と、Vic Kuchler氏（ILC米州土木建築設計とサイト（CFS）グループのリーダーであり、国際CFS活動のコーディネータ）。

プラットホームが決定されると、測定器の可動メカニズムの設計方針も決まってくる。また、測定器ホールのどこを監視領域にすべきか、その設定にも役立つ。測定器ホールの設計を行うためには、加速器科学、土木工事、測定器研究といった様々な領域の専門知識が必要とされる。
これら各領域の代表は、ILD（国際大型測定器）会議の付属会議として、去る5月にパリで一堂に会した。そこで、プラットホーム設計の決定は、ILCの土木工事問題を管理するCFSグループに任されることになった。
測定器ホールにある2つの測定器。左にあるILDは、オフライン。SiDは、ビームライン上にある。
ILC計画では、ILDとSiD（シリコン測定器）という、2つの測定器が設置される設計になっている。１週間毎に交替でビームライン上に移動し、衝突反応を測定するのだ。
衝突型加速器は、粒子ビームが交差する場所に恒久的に置かれた測定器を使うことが多い。例えば、大型ハドロンコライダー（LHC）の、4つの測定器は、27キロメートルのリング（各衝突点に1つずつ）の周囲に置かれており、データをとり続ける。「リニアコライダーの特徴は、衝突点が一つだけということです」と、ILC加速器測定器インターフェース・グループのPhilip Burrows氏は語る。そのため、2つの測定器は順番に衝突点に移動しなければならないのだ。このように定期的に測定器をスイッチオフする先例はなく、2つの測定器を順番に移動するという「プッシュ・プル」は、新しいコンセプトだ。
「ILDは、5枚のモジュラー・スライスから構成されています。プラットホーム輸送システムは、それらのモジュラースライスの相対的なアライメントを自然に維持するのです」と、Tom Markiewicz氏（ILC加速器測定器インターフェース・グループのメンバー）は語った。

2つのILC測定器を移動させるために科学者が選択したのは、プラットホームの使用であった。LHCのCMS測定器では、加速器運転停止中に測定器を移動させるためにコンクリートプラットフォームを使っており、その経験を活かすことができる。「CMSで機能していることもあり、コンクリートプラットフォームを選択しました」と、John Osborne氏（欧州合同原子核研究機関（CERN）ベースのCFS ILC欧州リーダー）。

LDとSiD測定器は大きさが違うため、異なる設計のプラットホームが必要となる

測定器の基礎として、プラットホームの安定性は非常に重要だ。

衝突イベントの鮮明な画像を撮るためには、測定器がビームライン軸方向の完璧な中心に設置されている必要がある。測定器のプラットホームは、周囲の極わずかな振動も知覚しないような非常にしっかりとした構造でなければならない。また、測定器をビームラインに移動する時には、スムーズに動き、ミリメートル単位の正確さで停止することが可能である必要があるのだ。まるでクジラのように大きなプラットホームにとって、それは無理難題である。

「ほんの数ミリメートルが、劇的な違いをもたらすのです」と、Osborne氏。

更に複雑なのは、2台の測定器の大きさの違いである。ILDはSiDより重く、高さがあるので、一つのプラットホーム設計を両方に適用できるというわけではない。

「測定器が異なる特徴を持つため、どちらにも整合していることを確認するのは難しいことです」と、Kuchler氏は語った。「データ収集量を最大にするために、測定器の交換を精密にかつ素早く行う必要があるのです」

リニアコライダー研究者グループは、全てのこれらの懸念事項を考慮に入れたプラットホーム計画を提案するため、英国に拠点を置く世界的なエンジニアリング会社（ARUP）を招いた。彼らは、まず、コンパクトリニアコライダーの建設予定地のモラッセ岩盤の岩盤挙動の三次元地質工学モデルを作ることになっている。このモデルは、他の領域で検討されているILC設計にも適用可能であろう。同社は、2011年内に設計を集約し、提案する予定だ。

■ディレクターズ・コーナー

新たなはじまり

（A new beginning – and no strings attached）

今週のディレクターズ・コーナーは、国際共同設計チーム（GDE)欧州地域ディレクター、Brian Foster氏の担当。

Brian Foster | 23 June 2011

HERA電子貯蔵リング電磁石の接続部分を調べるBrian Foster氏。画像：(c) Alexander von Humboldt Foundation / Ausserhofer
ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）理事会の前委員長、Albrecht Wagner氏から、ハンブルグ大学とDESYに関連してアレクサンダー・フォン・フンボルト教授職への応募を検討して欲しいとの提案があった時、私は、まじめに考えていなかった。私はオックスフォードを去るつもりはなかったのだ。生活するにも、働くにも素晴らしい場所であったからだ。その後、Wagner氏が私に送った募集要領を見た私は、研究内容は問わず、任期は5年間で教授１人当たり1年100万ユーロの予算供与という、気前の良さに驚かされた。その条件の良さと、35年前のポスドク時代にさかのぼるDESYとハンブルグ大との長年にわたる関係もあり、私は応募すべきだと確信した。今私は、DESYにオフィスを構えることができ、獲得することができた予算をどうしたら最大限活かすことができるか検討している。このディレクターズ・コーナーでは、私の計画についてお知らせしようと思う。ILCは私の計画において非常に重要な役割を果たすことになるからだ。
最適な研究プログラムを立案するのは並大抵のことではない。素粒子物理学と加速器の両研究分野では、現在非常に興味深い、様々な活動がで続けられている。そして、それらの研究への投資は相当な利益を生むと考えられる。私は、旧友であり同僚でもあるEckhard Elsen氏とNick Walker氏から素晴らしい助言と協力が得られてラッキーである。私はフンボルト教授職への就任が決まるとただちに、この２人を計画に巻き込んだ。プログラムの主目的は、初めから明確であった。私の興味の対象は、素粒子物理学と加速器物理学が重複した活動であり、計画はこの私の興味を反映したものだったからだ。私は、過去10年ほど、ECFA議長とILC欧州ディレクターを歴任しており、その活動を通して、この重複した活動への興味を深めて来たのである。
1992年から2007年までDESYの電子-陽子コライダーHERAでデータをとったZEUS測定器。画像：DESY
DESYの電子-陽子コライダーHERAから得られたデータを解析し、そこから出来る限り多くの物理成果を引き出すことは、素粒子物理学の研究をすすめる上で非常に重要なことだと考えている。HERAからのデータは他の加速器では取得できないものであり、LHCのような陽子を使った実験で詳細な断面積の計測を行う際に、HERAの実験結果が重要になるのだ。LHCが切り開く新しい物理はエキサイティングであり、当然、誰もが取り組みたいと考えている。HERAのデータ解析は重要ではあるが、LHCに関心が集まる中で、注目度の低い仕事だといえる。そこで、私のようにキャリアアップを気にする必要の無い立場の人間が、HERAからの決定的な物理学結果を生み出すことに貢献すべきであろう。

Eckhard Elsen氏(左)とSebastian Aderhold氏（DESYとハンブルグ大学）で話す、Brian Foster氏。画像： Alexander von Humboldt Foundation / Ausserhofer
しかし、予算の大部分は、加速器R&Dに投入される予定だ。加速器R&Dは、私がILCに関係するようになってから非常に興味を持っている分野である。取り組むべき問題や課題は多いが、エネルギー・フロンティアにおける研究は、加速器、素粒子物理学の双方に取って得るものが多いだろう。私たちは幅広いプログラムを計画しており、そこには超伝導技術に直接適用できる要素も含んでいる。私たちが最も興味を持っている課題のひとつが、ILCに向けた最適な工業化モデルの構築である。私たちは、CERNの専門家と非常に密接に連携しており、LHC建設の経験を最大限活かす努力をしている。

超伝導技術の開発については、短期的にはより高い勾配の実現が、また長期的にはその応用の可能性が大きな関心事である。DESYは超伝導分野の世界の中心的存在であり、欧州X線自由電子レーザー（欧州XFEL）の建設によってさらに重要な研究が進んでいる。空洞の加速勾配（Q値）を増やす方法については様々なアイデアがあるが、その中でも最も有望なものについて研究を深めるつもりだ。これは、欧州連合から予算拠出されている現行のILC-HiGradeプロジェクトの成果に基づいて進める予定であり、ILC建設時期に間に合わすことができるかもしれない。ILCの建設はLHCの結果によってはすぐにでも開始されることが期待されており、加速勾配の向上はILCの設計に良い影響を与えることができるのだ。

もうひとつの研究課題は、検出機器の開発である。ILCのような加速器を運用するには、信じられないほど挑戦的な加速器パラメータ等が要求されるが、検出機器はその加速器からの反応を検出することができなければならない。これは、素粒子物理の直接的な応用を産み出せる分野であり、また将来の素粒子物理学の測定器開発との重要な相乗効果への可能性を持つ領域である。この領域はDESYとハンブルグ大学が強い領域でもある。シカゴで開催されたTIPP2011の会議に参加したばかりであるが、この領域の持つ強大な活力と、他の多くの科学分野へのスピンオフの重要性について多くの発表が有り、非常に感銘を受けた。その1例は、ビームパラメータを測定するレーザー-ワイヤーの使用である。新竹氏と共同研究者らの開拓者的な研究によって、ジョン・アダムズ研究所（JAI）のGrahame Blair氏他の研究者が刺激を受けた。このような協調関係が、私の進めるプログラムでも派生することを望んでいる。連携先として真っ先に考えたのはJAIである。これは、私がJAI創立所長を務め、いまだそのメンバーであるからであるが、加速器科学は国際的な学術分野であり、現在の私の立場は、ドイツ国内の様々な科学プログラムへのアクセスを可能にするため、私は全てのプログラムについて主要なセンターとの連携を確立したいと思っている。この動きは、英国が良い例であるが、特に素粒子物理分野における予算削減の傾向とは逆行するものだ。DESYも主要メンバーであるヘルムホルツ協会には「バーチャル研究所プログラム」があり、同プログラムはDESYと国際共同研究所間の連携事業に予算が拠出される。今後数ヶ月の間にレーザプラズマ領域における研究でバーチャル研究所プログラムに応募することにしている。

私が予算を使おうとしている最後の領域「レーザープラズマ加速」は、全ての研究領域の中で様々な点で最も危険をはらんでいて、刺激的なものだ。原子内部に特有な巨大な電場「レーザープラズマ」の利用方法を解明できれば、莫大な加速勾配を得ることができる。レーザープラズマ加速は、近年、急激に研究が進められている分野だ。私が通常流行の研究に手を出すことを好まない。しかし、DESYの世界レベルの施設、特にFLASH加速器や、進行中の他の小規模の研究から判断すると、素粒子物理学の研究に使うことの出来る加速器の実現に向けた独特で重要な研究がDESYで実行できる可能性が非常に高いとわかったため、この分野の研究に携わる決意をしたのだ。ハンブルグ大のFlorian Gruener氏とJens Osterhoff氏ら専門家が参加し、JAIのAndrei Seryi氏とSimon Hooker氏らとの協力を行い、将来におけるエキサイティングな開発が楽しみな状況である。
私が乗り出している新しい冒険の最高のことは、研究領域の大部分において、私が専門家ではないということである。そのため、私はこれらについて多くのことを学び、賢明に予算を費やすという大きな課題を抱えているのだ。幸いにも、私には素晴らしい協力者がいるので、私は胸を張ってエキサイティングで、チャレンジングな時を楽しみにしている。進捗については、今後のこちらのコーナーをご覧ください。
■ブログライン

19 June 2011
Flip Tanedo
Helicity, Chirality, Mass, and the Higgs

18 June 2011
Discover Magazine
Milestones for the Tevatron and LHC

17 June 2011
Quantum Diaries
Japanese T2K neutrino observation a boon for U.S. physics

■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 Chicago Sun-Times
    20 June 2011
    Fermilabは、一時解雇を回避する活動の一環として、早期退職を希望する職員を募ることにした。今後数ヵ月で最大100人のスタッフが削減される予定である。
  • from CERN
    17 June 2011
    「私たちが2011年の目標として、データ量「1インバース・フェムトバーン」の達成を掲げた時、それには正当な理由があった。そのデータ量があれば、エキサイティングな新物理学への道が拓けるのだ」
  • from BBC News
    15 June 2011
    日本で行われている国際T2Kプロジェクトは、データ解析から、基礎粒子ニュートリノが全てのタイプに姿を変えることができると発表した。
  • from KEK
    15 June 2011
  • ミュー型ニュートリノが飛行中に電子型ニュートリノへ変化する電子型ニュートリノ出現現象の発見を最大の目的とするT2K実験（東海-神岡間長基線ニュートリノ振動実験）で、電子型ニュートリノに起因すると考えられる事象を発見し、世界で初めて電子型ニュートリノ出現現象の兆候を捉えた。T2K実験は、茨城県東海村の大強度陽子加速器施設J-PARCのニュートリノ実験施設において人工的に発生させたミュー型ニュートリノを295km離れた岐阜県飛騨市神岡町の検出器スーパーカミオカンデで検出した。

■今週のイメージ

KEK電子ビーム溶接マシンに設置された電子銃

（Electron gun placed on KEK electron beam welding machine）

画像：峠暢一氏

2011年春、電子ビーム溶接（EBW）マシンが、ドイツから日本のKEKのつくばキャンパスにある空洞製作テスト施設に届けられた。この写真は、ドイツのエンジニアの協力を得て、最近EBW真空容器の上に設置された電子銃である

投稿情報: 2011/07/05 カテゴリー: ILC NewsLine |