ILC NewsLine 2011年10月13日号 [英文記事]
■ディレクターズ・コーナー
TDR以降のGDE立場表明書
（GDE position paper on post-TDR）
Barry Barish | 13 October 2011
GDE委任終了後のリニアコライダー・プログラムのスケジュール案
国際リニアコライダー運営委員会（ILCSC）（議長：Jon Bagger氏）は、TDR以降のリニアコライダー計画の立案を主導している。TDR以降の計画は、8月にインドのムンバイで開かれたレプトン・フォトン2011会議の時に開催された前回ILCSC会合の中心テーマであった。
計画立案プロセスへの情報提供として、GDE役員会はポジションペーパー（立場表明書）を作成した。この文書では、GDEの後継となる組織の在り方やILC計画を推進し続けるためのR&Dプログラムの目標についての検討結果と、今後も維持すべきGDEの優位点や、改善すべき項目を記した。ILCSCが今後の計画を発表したら、本コラムでも報告したいと考えている。現時点では、GDEのようなサブタスクグループが新組織構造の一部となることについて、関係者は同意していると言って良いだろう。また、そのサブタスクグループは、主要なGDEメンバーから構成されることになるであろう。
以下、GDEポジションペーパーの全文を示す。
2011年8月24日
To: ILCSC議長、John Bagger様
From: GDE役員会 Barry Barish
Subject: 2012年以降のILC研究推進を行う組織に関するポジションペーパー
2012年のTDR発行に伴い、ILC計画は、重心系エネルギー・500GeVのリニアコライダー建設の準備に向けて、工業設計とプロジェクト準備作業への移行準備が整うことになる。提示される設計は、低エネルギー領域における物理研究に必要な条件を満たすことができるが、本報告書にはILCをコスト効率の高い方法でエネルギーを1TeVまでアップグレードするオプションも提示される。さらに、最新の算出コスト情報とプロジェクト実現に向けた計画についての検討結果も提示する予定だ。
ILC実現の次ステップは、LHCの結果に基づき、世界的な高エネルギー物理学研究者グループが、ILC建設の必要性を提言することである。順調に稼働しているLHCの成果は励みになるが、提案書の準備や、政府のアクションを待つなど、まだ時間がかかる。この期間中、国際的ILC GDEの加速器技術研究チームは、物理研究者グループと協力してプロジェクトの開発を続ける必要がある。GDEはこのような移行期間が3年間になると提案し、その間にILCが進むべき方向性を明確にしなければならないと考えている。
この移行期間は数年間続くと考えられるが、ILCの加速器技術R&Dは継続されるだろう。CLICとの共同研究も継続し、共通する項目については強化される必要があるだろう。これまでと同様に、ILC R&Dは重要な技術的あるいは設計に関する共通部分を持つプロジェクト、例えば、欧州XFEL、スーパーBファクトリー、プロジェクトX、米ジェファーソン研究所（JLab）、SNSアップグレード等に対して、有益なプロジェクトであり続ける。ILCプロジェクトチームは、それらの新プロジェクトの開発グループとの協力を継続していく。これらの活動では、我々の研究も新プロジェクトからの成果や新しい知見を確実に利用し、必要に応じてそれらをILC設計に適応させる。
これらを全て考慮して定めた、2012年以降の2つの主任務は以下の通りである1) 加速器設計・統合（物理と測定器グループとともに実施）
加速器設計・統合チームの任務は、加速器設計をさらに開発することであり、以下の項目を含む。a)新たな研究開発の結果を取り入れるb)他のエネルギーでの運転のためのオプション開発c)特定の建設サイト選定の分析
当チームの目的のひとつは、広範囲のエネルギーとルミノシティにわたって運転できる、コストおよび電力消費量を最適化したリニアコライダーの設計（1TeVに向けたアップグレードの設計と計画なども含む）の評価・立案を行うことだ。そして、土木工事活動の共同研究者と連携して、サイトに関する研究を進め、各サイト特有の設計を開発することも含まれる。さらに、ガンマ-ガンマ衝突やギガZオプションの研究も含まれる可能性もある。
2) 性能を改善し、SCRFシステムのコストを削減するR&Dの調整
R&D調整活動では、SRF直線加速器試験設備を配備して、コスト・リスク要素を低減することを目的にバリュー・エンジニアリングを行うとともに、1TeVまでのエネルギーアップグレードを実現するために高加速勾配達成にむけた研究開発を続行する。ILC SRFチームは、技術設計フェーズに開始した工業化研究を引き続き実施する。TDRの完成に向け実施されているこの活動については、今後世界の3領域で主線形加速器要素を分担して製造するために、世界的に調整を続ける。
上記1）と2）の活動を調整し、GDEの重要な機能の一部は、維持される必要がある。これには以下の項目が含まれる。
- ILC加速器設計とR&Dプログラムの主要領域で開発された「コアコンピタンス（中核となる能力）」を維持すること。ILCの「生きた」設計を維持・更新し、プログラムを前進させるために、中核となる研究者・技術者が、活発に関与し続けることは非常に重要なことである。
- ILCディレクターは、進行中の活動に関する知識やリーダーシップを発揮し、世界に向けてILCプログラムに対する関心を発信するために、次フェーズにおいても重要な存在である。加速器と測定器プログラムのそれぞれにディレクターを必要とするかどうかについては、今後2つの活動がいかに統合されて行くかによって決定されるべきだろう。
- GDE地域ディレクターに相当する人材も必要だろう。GDEでは地域ディレクターの役割は3領域でそれぞれ異なっていたが、今後ILCが世界的プロジェクトへと進展していくことが予測される今、この調整的な役割は強化される必要がある。それらの任務は領域によって異なると思われるが、地域的な予算の調整や、各研究所のプライオリティとILC活動のプライオリティを勘案したプログラム調整、地域的な会議や、担当地域で主催される国際会議の企画等が含まれる。
- 上記の進行中の技術的プログラムを調整し、世界的なプライオリティに従って、各地で分散して行われている活動の一貫性を維持するために、プロジェクト・マネジャーあるいはその機能に相当する人材が必要である。
- GDEマネジメントは、ILC設計とR&D活動の効果的な主導、技術的な決定の実行、世界中で共有するプライオリティの設定に関する機能を果たし、その結果、統一された世界的活動・設計を実現した。この機能が、世界的なILCプロジェクトでも維持されることが重要である。
- GDEマネジメントは、研究所や国家プログラムのプライオリティから一定の独自性を保ちつつ、ス ケジュールを遵守し、ILCプログラムを進展させるための研究開発活動を体系化してきた。適切なレベルの研究所の独自性は、プログラムの前進を担保するためにも維持されるべきである。
- 小規模のGDE共有資金は、コスト算出、電子データベース構築、出版や広報活動等に、また、各国で生ずる予算問題の軽減や、国際的委員会の開催等に柔軟に対応するために有効であった。GDEの現在の共有資金のレベルは、最大1M$/年である。次期のILC活動を推進する組織がどんなものになるのか、どのような構造になるのかは未定であるが、それらが決定されるまでの暫定機関中は、共有資金を現状レベルで維持することが妥当であろう。
過去5年間にわたるGDEの組織運営において、将来の組織において改善可能と思われる点がいくつか明らかになった。これらは以下を含む。
- GDEは「仮想」組織である。これは、世界中に分散している研究者の専門知識を活用するためには必須であるが、一方で、一定の非効率性を呈した。これまでの国際協力の経験を活かして、この非効率を最小にすることを主眼に、組織作りを検討することが可能かもしれない。しかし、暫定期間にホスト研究所を設立するのは時期尚早であり、ILCの建設開始が近づいてから設立されることが望ましいと考えている。また、2012年以降のマネジメントが、その国際的な責務遂行のために、ホスト研究所のプライオリティから十分な自立性を保つことが出来るかどうかについて懸念している。
- ILCの測定器／物理に関する設計、R&D活動と、加速器の設計、R&D活動は別組織の活動として進められて来た。コミュニケーションの改善や合同会議の開催など、統合に向け様々な取組みを行って来たが、常に問題を引き起こして来た。これらの活動は、一定のレベルにおいて統合される必要がある。
- ILCプログラムとCLICプログラムがそれぞれ独自に活動して来たことも問題であり、活動の重複の要因となった（これは改良されつつあるが）。次フェーズにおいては、両プログラムが独自に活動し続けることは、比較を難しくもする。これらの活動の協力関係をさらに深めるためことが、リニアコライダー実現に向けた世界的活動に有用だと思われる。
- 概して、欧州合同原子核研究機関（CERN）からのILC/GDE活動に対するリソース提供が欠如していたことは困難を引き起こした。特に専門知識や経験が必要な部分では顕著であった。また、このことは、ILCに対する欧州の貢献を妨げることにもつながった。リニアコライダーという名の下、CLICとILC活動の統合をさらに進めることは、この点において非常に役立つが、CERNからの支援は、特定のILC技術領域や実施研究においても重要である。移行期間におけるCERNの積極的参加は、欧州のILC活動への継続的参加を。
- 技術活動を管理し、調整する際に、GDEは、重要なR&Dプログラムでさえ高エネルギー研究所との非公式の協定に頼ってきた。次の期間により正式なワークパッケージ・システムに近づくと、セッティングを容易にし、プライオリティーを維持し、重大なスケジュールに対処するだろう。
GDEの最終成果物はTDRである。そして、私たちはそれを2012年末に完成させる予定である。チームは、2つの主な理由のためにその後の期間を通して依然として有効である必要がある：1）コスト・レビューと同様に、技術設計の独立した（そして、おそらく機関）レビューのために、TDR設計を示し、ローカル・コスト算出システムに翻訳を促進する。これらのレビューの後、GDEはTDRを確定させる必要がある;そして、2）新しい組織が設立され、プログラムの制御を装うことができる間新しい臨時のILC組織の妥当な重複期間は必要である。私たちは、移行が完了する前に、TDR提出後に6-12ヵ月必要だと考えている。
全体として、私たちは進行中で現実的な後続のILCプログラムが、減らされた資金と上記の機能性がある新しい組織で達成されることがありえると考えている。しかし、更新するのが非常に難しく、資金（特に技術資金）を増やさずに設計を改善し続ける。言い換えると、それはより、資金が、プロジェクトを建設準備ができている状況に動かすことを要求する。ILCに向けた機運を失わないために、2012年以降の組織がつくられ、TDRの提出後にできるだけ早く機能するようになることが重要である。
ニオブでできた大旅行家
(Globetrotters made of niobium)
国際的に開発された欧州XFELの加速器モジュール。
Ute Wilhelmsen (DESY) | 13 October 2011
ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）の第28ビルは、多くの超伝導ILC型加速器モジュールが生まれた場所である。欧州XFEL加速器の建設と101台のモジュールの組立ては、国際的な活動であるため、DESYの研究者や技術者は、加速器モジュールの製造に関係する企業や研究所の人達を教育する巡回教育チームを結成した。8台のニオブ空洞のストリングをコールドマスと呼ばれる被冷却体に結合させる技術者。熱シールドが据え付けられた後、このハイテク機器はクライオモジュールに取り付けられる。画像：DESY
現在、欧州XFELの加速器総合ビルの建設中であり、参加機関と企業は101台のモジュールの連続生産を準備しており、モジュールの中には各8台のニオブ空洞が格納される。これらのハイテク・コンポーネントの製造と組立ては、とても複雑だ。後に、電子ビームが17.5のギガ電子ボルトの目標エネルギーまで、加速できることを確実とする、最高の精度と品質が要求される。
DESYは、欧州XFEL加速器の建設に参加する研究所の国際共同体の調整を行っている。DESYの専門家は、世界中のいろいろな製造サイトで加速器モジュールの製造を最適化すべく、知識を移転している。このように、すでに完成したモジュールのうちの1台は、最近、訓練用ユニットの一部として、仏原子力庁サクレーで再び組み立てられるために、完全に分解された。欧州XFELの全モジュールは、後にサクレーにて、組み立て、測定・調節が行われる。－基本の設計図が不十分であり、成功した技術移転を必要とする非常にややこしい問題である。
組み立て後、モジュールは特別に設置された加速器モジュールテスト施設（AMTF）のホールで、一連のテストを通過し、DESYへと輸送される。ここでは、連続生産された全ての加速器モジュールが、トンネルに設置される前に運転条件下でのチェックが行われる場所だ。ポーランドの専門家がこれらのテストに責任を持つ。これは欧州XFELに参加している共同研究者による、いわゆるインカインド・コントリビューションのひとつである。ここでも、DESYの蓄積した経験が、最初のモジュールテストの一部としても伝えられている。
全体として、異なる国から7つの研究所が加速器モジュールの製造に関与している。DESYの他、フランス原子力庁サクレー、LALオルセー、イタリア国立核物理研究所ミラノ、IPJ Swierk、CIEMATマドリード、BINPノボシビルスクなど。国際的な加速器共同体のうち、残り16か所の研究所は、残りの加速器部門に参加している。
モジュールが加速器トンネルの最終的な定位置に置かれるまでは、長い道のりだ。これは、オーストリア、中国、日本の製造業者により提供されたニオブ・シートから始まった。これらのシートから、ドイツのResearch Instruments in Bergisch-Gladbach 社、イタリアのZanon社が、空洞を製造する。2012年初夏から、研究所への発送が始まる予定であり、週当たり最大８台の空洞がDESYへと届けられる。モジュールの組み立てが行われるサクレーへと送られる前に、DESYで完全なテストが行われるのだ。外気から中空の冷気を保護する、巨大な魔法ビンの役割を果たす黄色のクライスタットはイタリア、中国で製造される。スペインからは四極マグネット、フランスからは高周波カップラー送られ、設置される。完成したモジュールは、AMTFホールでの試験を行うためDESYへと返送され、加速器トンネルでの最終的な据え付けに備える。
生産段階の間、週1台のペースでモジュールがトンネルに据え付けられる。そのため、加速器の全101台のモジュールを設置するには2年かかる。現在ハンブルグ-BahrenfeldとSchenefeldの間で起きていることは、「次世代の光」のみならず、欧州と国際的な協調の本当の典型的な例でもあるのだ。
2つのリニアコライダー研究のバランスを取るCERN
（CERN balances linear collider studies）
2011年リニアコライダーワークショップ（LCWS11）で講演する、Steinar Stapnes氏。画像：Perrine Royole-Degieux氏
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）の2つの次世代のコライダー研究は、技術の違いを越えて、両研究グループが考えや情報を共有し、協力を着実に進めている。スイスのCERNでは主にCLIC研究が行われているが、最近CLIC研究のリーダーのポジションの名称を「コンセプトベースのリニアコライダー研究リーダー」へと変更した。
現在この職をつとめている研究者、Steinar Stapnes氏は、リニアコライダーをCERNの次世代加速器の現実的な選択肢にする活動に責任を負う。この次世代加速器にはCLICになるかもしれないしILCであるかもしれないのだ。「ILCへの関与の度合いは段階的に増加することになる。そして、私の役割が再定義されたことで良いスタートを切ることができた」とStapnes氏は語る。CERNではILCの研究開発で重要な発展をみせている、超伝導高周波（SRF）技術開発にはあまり関与していないが、合同のワーキンググループ、サイト研究、測定器と物理活動を通し、ILC関連研究の多くの面に参加している。
「今後一年程度にわたって、同じ土俵で議論することを可能にする新しいリニアコライダー組織ができることになります。これまでより深い議論が出来るでしょう」と、Stapnes氏は語った。今年末、CLIC研究グループは概念設計報告書を完成させる。2012年末には、ILCの技術設計報告書（TDR）が完了する。2012年以降のリニアコライダー研究者グループの体制については、現在議論が進められているところだ。
「短期的な意思決定には、CERNのTDRへの貢献が含まれています」と、Stapnes氏。
CERNはリニアコライダー研究に対して後ろ向きの姿勢をとっており、CLIC研究についても同じである。そのため、Stapnes氏は、CERNにおけるILC関連の研究をサポートするための解決策を模索するとともに、CLIC研究に総力をつぎ込んで来た100名に及ぶ研究者の努力を無駄にしないよう取り組んで来た。現在、その活動は次フェーズのCLICプロジェクト開発へと進展している。
まず、2つのプロジェクトワーキンググループは、CLICにおける技術的課題の洗い出しを行う予定だ。ILCとCLICの主要な相違点は加速技術（ILCは超伝導加速技術、CLICは常伝導か側技術）だが、これら抽出される技術的課題は、より深く研究を進めることで、ILC、CLICの両加速器の研究に役立てられるだろう。
「多くの場合『ILCとCLIC両方の使用パラメーターについて考えよ』と言うことが多い、とStapnes氏は語る。両プロジェクトに恩恵のある研究虜行きとしては、ダンピングリング、陽電子源、ビーム収束系、加速器測定器インターフェース、測定器、物理研究などがある。「実際には、どの部分でより緊密な共同研究を行うことができるか、合同の活動が役立てられる部分はどこか、グループが協力することが建設的に働く領域は何か、ケースバイケースで見ていかなければなりません」
ILCとCLIC共同研究グループが合同開催した2回目の会議が、今年、スペインのグラナダで開催された。
しかし、TDRの前段階における2つの設計チームの完全統合は非現実的であり、CERNの当面のリニアコライダー・プログラムがめざすところではない。CLICは、CERNで確立したプロジェクトであり、現在CERNのリニアコライダー研究のほぼ全体を占めるものだ。Stapnes氏は、CERNのILC研究へのリソースは乏しいと認めている。さらに、CERNがSRF技術R&Dへ進出することは、常伝導を用いるコライダーのプライオリティーではなかった。今になってSRFプログラムを開始するには、CERNの他のプログラムからの資金を回さなければいけない。さらに、忘れてはいけないことは、LHCが依然CERNの最優先プロジェクトであり、LCHの運転と段階的なアップグレードには相当な資金が必要だ、ということだ。
「2016年までのCERNの計画では、人員の増加がありません。やり繰りするしかありません」と、Stapnes氏は語った。「しかし、この状況は変わる可能性は十分あります。LHCからの発見によって、次世代の加速器としてリニアコライダーがふさわしいことが明確になれば、より多くの予算が投入されるであろうことは想像に難くありません」
測定器研究の状況は、少し異なる。SiD（シリコン測定器）とILD（国際大型測定器）研究グループは、そもそもILC用の測定器を開発しているのだが、ここ2年間は、CLICの特殊なビーム構造とより高いエネルギーに対応するためにCLICバージョンの測定器設計に関わっている。この領域で、ILCとCLIC測定器に対する要求は基本的に異ならないため、当然のように協力がすすめられてきたのである。
「測定器研究では、非常に緊密な共同研究が行われており、CERNは測定器研究の多くの部分でILCのSiDとILDコンセプトに依存しています」と、Stapnes氏は語った。
加速器に関しては、今後3～5年にわたって、合同のワーキンググループは、ILCとCLICの両加速器研究に役立つよう研究の方向性を定めて行くことだろう。また、合同ワーキンググループの活動は、CERNの施設でクライオモジュールの組み立てを容易に行う方法の調査に役立った。これは両方の各SRFプログラムを底上げし、ILCの活動にも役立つだろう。
「CERNには多くの専門家がいるので、少しではありますが、重要な貢献をしています。CERNが世界的なリニアコライダー・プロジェクトの一員となり、最も効果的な貢献をする方策を探ることで、これまで以上に、ILC研究にも役立てるだろう」と、Stapnes氏は語る。「次世代リニアコライダー・プロジェクトの重要な役割を果たしたいというのがCERNの希望なのです」
「CERNまたはCERNを通じて欧州が、どのような参加方法になるのか、または、それがいつ実現するかにかかわらず、リニアコライダー・プロジェクトへの参加に興味を持っていることは明確なことです」
- 13th International Conference On Accelerator And Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 2011)
Grenoble, France
10- 14 October 2011 - 50th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop On Energy Recovery Linacs (ERL 2011)
KEK, Tsukuba, Japan
16- 21 October 2011 - 2011 Low-Level Radio Frequency Workshop (LLRF 2011)
DESY, Hamburg, Germany
17- 20 October 2011 - 2011 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
Valencia, Spain
23- 29 October 2011 - ILC Source/RTML/BDS+MDI Technical Baseline Review
DESY, Hamburg, Germany
24- 27 October 2011
- Sixth International Accelerator School for Linear Colliders
Pacific Grove, California, USA
06- 17 November 2011
-
from TechNewsWorld10 October 2011世界最高の素粒子物理学者の中には、ヒッグス粒子が存在するかどうか証明する日は近づいており、12ヵ月以内には答えがでると考えているそうだ。
-
from Nature10 October 2011今後6年にわたり、ローマのTor Vergata大学のキャンパスに建設される粒子加速器「スーパーBファクトリー」が金曜日に公式に開始された。しかし、このプロジェクトは、不透明な予算と、日本のライバルプロジェクトとの競争という問題に直面している。
-
from International Business Times10 October 2011新たな「科学都市」が登場するかもしれない。新しい粒子コライダーで、国際リニアコライダーが建設する可能性があるのだ。
-
from swissinfo.ch6 October 2011「私たちはLHCが何かを発見したときに、準備ができているように、研究開発を進めています」と、Heuer氏がジャーナリストに語った。「ILCのエネルギー領域はCLICより限られていますが、技術の成熟度では勝っています」
-
from Brookhaven Today30 September 2011ちりのもやが、2000万ドルの加速器を復活させるのを助けるためにブルックヘブン研究所へと集まった、物理学者とエンジニアの頭上の宙に浮いた。これから、米イリノイ州フェルミ国立加速器研究所まで数百マイル輸送され、修理が行われる。
■プレプリント
-
The fully differential decay rate of a Higgs boson to bottom-quarks at NNLO in QCD
-
Development of Particle Flow Calorimetry
-
A conventional positron source for International Linear Collider
-
Hom and FP Coupler Design for the NLSF High Gradient SC Cavity
■今週のビデオ
|
ILCを議論するICFAリーダーら（ICFA leaders discuss the ILC） 将来加速器国際委員会（ICFA）のジュネーブ・プレス・クラブの記者会見で、高エネルギー物理学の現状について議論する、CERN所長Rolf Heuer氏、Fermilab所長Pier Oddone氏、高エネルギー加速器研究機構（KEK）機構長、鈴木厚人氏。 研究所所長は、6'44にわたり直接語った。
|
