ExperimentalParticlePhysics

ILC(International Linear Collider) †

International Linear Collider International Large Detector
国際リニアコライダー（ILC）とは全長31km（〜最大50km）の電子・陽電子衝突型線形加速器であり、日本への建設実現のために世界中で研究が進められています。近年のLHCにおけるヒッグス粒子の発見は2013年ノーベル賞受賞のきっかけとなりました。ILCはこのヒッグス粒子の精査や超対称粒子の探索などを通して、質量の起源、力の統一、宇宙創世の謎を突き止めることを目的としています。ILCでは興味のある反応の終状態にジェット（多数のハドロンの集合）を多数含むため、検出器には高いジェットエネルギー分解能が必要とされます。そのために、Particle Flow Algorithm(PFA)という、ジェット中の粒子を個別に識別可能な事象再構成手法が用いられます。このPFAの性能を向上させるためには細分化された検出器が必要不可欠であり、当研究室では国内外の研究機関と協力しながらILD（ILCにおける測定器の１つ）の電磁カロリメータに関する研究をソフトウェアとハードウェアの両面から行っています。

↑

ILD(International Large Detector) †

↑

九大での活動 †

ILDの電磁カロリメータには、PFAからの要求を満たす候補として、ピクセル型シリコン半導体検出器を使った検出器(SiECAL)とプラスチックシンチレータと半導体光センサーMPPCを用いた検出器(ScECAL)の2つが提案されています。当研究室では、そのうちの1つであるSiECALで使われるピクセル型シリコン半導体に関する研究を行っています。また、PFAの性能を維持しつつコストを削減できるように、シリコンとシンチレーターの2種類両方を用いたハイブリッド型電磁カロリメータも提案しており、それを実現するためのシミュレーションでの構造研究や読み出しシステムの開発研究を進めています。その他にも、ILCで起こると考えられている物理現象を理解するための物理シミュレーション研究も行っています。

  • 検出器構造の最適化
    pfa2.jpg
    ハイブリット型電磁カロリメータを実現させるために、シリコンとシンチレータをどのような構造にすれば最適のパフォーマンスを出すことができるのかをシミュレーションを使って研究しています。
  • 物理シミュレーション
    ILCには物理目標の1つにヒッグス粒子の精密測定が掲げられています。当研究室では、実際に実験を開始した際のデータの理解を深めるべく、物理シミュレーションを用いて解析手法の研究を行っています。特に、ILCの初期段階（重心系エネルギー250GeV運転時）に典型的なヒッグス粒子の生成過程となるZH随伴生成過程の解析手法や500GeV運転時におけるttHの解析手法の研究を行っています。
  • シリコンパッドを用いた電磁カロリメータの研究
    ILDの電磁カロリメータの候補の1つであるSiECALで用いられるシリコン半導体の特性研究を海外の研究機関と共同で行っています。SiセンサーのIV特性、CV特性、またレーザーによる応答特性の研究を行いILCで実際使えるSiセンサーはどのような構造にすればよいのかを評価しています。また、実際にILCで使用する際に課せられるSiセンサーの大量測定に向けた測定系の開発も行っています。
  • 読み出しシステムの開発
    ILDの電磁カロリメータに使われる読み出しシステム（DAQ）の研究開発を海外の研究機関と共同で行っています。シリコン半導体の読み出しに使われるASIC(Application Specific Integrated Circuit)のであるSKIROC2(Silicon Kalorimeter Integrated Read-Out Chip)の性能評価やハイブリッド型カロリメータの実現に向けての統合DAQの開発も行っています。
↑

CALICE国際共同研究 †

ilc3.png

CALICE (Calorimetry for Linear Collider Experiments)国際共同研究は、ILC実験でPFAに最適化されたカロリメータを実現するため、様々なテクノロジーに基づいた開発研究を行っています。日本のグループは、細分割されたシンチレータと半導体光センサーMPPCを用いた電磁カロリメータ (ScECAL) の開発研究を行ってきました。これからは、細分割されたシリコンパッドを用いた電磁カロリメータ(SiECAL) の開発研究も行っていきます。

↑

Meetings/Workshops †