ExperimentalParticlePhysics

ILC(International Linear Collider) †

International Linear Collider ilc logo
ILC（International Linear Collider）計画とは、世界48カ国共同で進めているLHCの次の役割を担う次世代型直線加速器計画です。電子とその反粒子である陽電子を全長31km(〜50km)の加速器の中で加速させることで実験を行います。電子と陽電子を光速に近い速度まで加速し、正面衝突させることで、宇宙が始まってから10-12秒後のエネルギー状態を作ることが出来、そこから生まれるヒッグス粒子を始めとする様々な粒子を検出器によって観測します。ILCではその観測された粒子の情報から、宇宙初期の解明、質量の起源、力の統一の謎を突き止めることを目標としています。このILC計画は現在、世界各地の候補地の中で日本に建設されることが有力になっています。このILC計画を実現させるために、当研究室は検出器開発の一部を担っています。

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ILD(International Large Detector) †

International Large Detector pfa2.jpg
ILCには、ILDとSiDという２つの検出器が予定されています。そのうち当研究室が関わっているのは、ILDと呼ばれる検出器です。この検出器には日本の数多くの研究機関が開発に携わっています。ILCでは目標の物理の鍵とな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、検出器にはこれらのジェット一つ一つを区別することのできる高いエネルギー分解能が必要とされます。ILCではこれに対応するためにParticle Flow Algorithm(PFA)という方法が用いられます。具体的には、荷電を持った粒子はトラッカーで運動量を、光子は電磁カロリメーターで、中性ハドロンはハドロンカロリメータでエネルギーを測るといった、ジェット中の粒子の種類によってエネルギーを測る測定器を変えるというものです。 このPFAの性能を向上させるためには高精細な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。

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九大での活動 †

ILDの電磁カロリメータにはPFA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されており、それを実現するために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。


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  • 電磁カロリメータの構造最適化研究
    シリコンとシンチレータを用いたハイブリット型電磁カロリメータを実現させるために、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
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    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。

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  • 電磁カロリメータで用いられるシリコン半導体の特性研究
    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。シリコンセンサーのIV特性、CV特性、またレーザーによる応答特性などの研究を行い、ILCで実際使えるシリコンセンサーの構造を評価しています。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法の開発も行っています。

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  • 読み出しシステムの開発
    ILDの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。シリコン半導体検出器の読み出しに使われるILDシリコン検出器に特化したASIC、SKIROC2(Silicon Kalorimeter Integrated Read-Out Chip)の性能評価やシリコン検出器とシンチレータ検出器の両方を用いたハイブリッド型カロリメータの実現に向けて、ILDのカロリメータ全体を動かすための統合DAQの開発も行っています。
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CALICE国際共同研究 †

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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。

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Meetings/Workshops †

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リンク †

ILC(International Linear Collider)