国際リニアコライダーでの実験のための革新的測定器システムの開発研究東北大学大学院理学研究科山本均 ILCの測定器での観測例ヒッグス粒子の生成・崩壊の様子（シミュレーション） 7.5m シャワー測定器反応点測定器飛跡測定器超伝導コイル 4m 12cm 新しい物理原理の解明＊真空の本質＊ダークマター＊超対称性原理＊余剰時空の構造国際リニアコライダー＊日本のリーダーシップ＊国際的な若手の養成高分解能測定器最適化要素開発反応点測定 FPCCD 飛跡測定 MPGD シャワー測定 MPPC 最新鋭検出素子の開発・実用化この研究計画＊他分野への波及医療、光通信、 X線結晶学、、、 ILCのための測定器開発チャレンジ現在最新鋭の測定器（LHC）との比較反応点測定器 ピクセルの細かさ（面積） 測定器の物質量 位置測定精度飛跡測定器 測定器の物質量 運動量の測定精度シャワー測定器 セルの細かさ（面積） 1000倍 1 / 30 30倍 1/6 10倍 200倍最新鋭の検出素子を開発する事で達成。 Phase 1 : 要素開発平成１８年度 Phase ２ : 中大型プロトタイプ平成１９年度平成２０年度平成２１年度平成２２年度 FPCCD基本設計小型プロトタイプ反応点測定器中型プロトタイプ大型プロトタイプ実機の工学設計 MPGD素子開発飛跡測定器小型試験装置エンドプレート設計エンドプレート製作試験 (ヨーロッパと共同）実機の工学設計 MPPC素子開発シャワー測定器プロトタイプ設計プロトタイプ製作ビーム試験（欧米と共同）実機の工学設計シャワー測定器・プロトタイプ ■ 目標：ビーム試験 ◆ ■ ◆ absorber plate x 13 super layers TT 8June05 (1m)3, 40層, 5cm厚の鉄ヨーロッパとの共同 T-Layer 4cmx4cmx2mm 細かいセル ◆ MPC R/O with WLSF シンチレータータイル＋ストリップ型   ■ EM-Scintillator-layer model 吸収体、構造体 ◆ ■ エネルギー分解能を評価 MPPC X-Layer ４cm×４cm １cm×~16cm 1 cmx20cmx2mm MPC R/O with WLSF 新素子を使った読みだし Multi-Pixel Photon Counter (MPPC) ◆ 25000チャンネル (実機は1000万チャンネル） ◆ Z-Layer 1 cmx20cmx2mm GLC-CAL super layer MPC R/O with WLSF particles MPPC (Multi-Pixel Photon Counter) 最近発明された光検出素子 ~1mm ■ 浜松ホトニクスとの共同開発 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ■ 高光検出効率 : 〜60% 高gain ：~ 106 高速 : 時間分解能：〜50ps 低電圧：〜60V 磁場内で作動 : 5テスラOK この研究での課題 ◆ ◆ ◆ ダイナミックレンジ感光面積作動電圧領域光検出に革命を起こす可能性大 ◆ ◆ ◆ ◆ 安価：100~500円光電子増倍管にとって代わる NMR,PETなど光通信、衛星測定器などに新しい応用波高分布 ■ Micro-Pattern Gas Detector (MPGD) （飛跡測定器用） ◆ ◆ ◆ ◆ ■ GEM 200mm ワイヤに取って代わる電子検出器。 50mm サイエナージー（株）との共同開発。 GEM (Gas Electron Multiplier) を主に開発。 Goals :  増幅率の向上  大面積化、最終的に20m2をカバー Fine-Pixel CCD (反応点測定器） ◆ ◆ 我々独自のアイデア Goals :  ピクセル：20mm角→ 5mm角  全空乏型（拡散を押さえる）  薄型化：300mm → 50mm  高速読みだし：1port → 32port  放射線耐性 1.5cm 米、欧、アジアを核とした３つの測定器研究グループが競争／協力. 日本の最新技術、優秀な人材によるリーダーシップに国際的な期待. SiD（米） LDC（欧） GLD（アジア） k$ ILC測定器開発資金（今後４年間）（現在確定しているもの。人件費は除く） Worldwide Study R&D panel report, 2006/1 GLD測定器研究参加１６カ国７７大学・研究機関２２４名 #大学・機関イギリス５ドイツ３イタリア２オランダ１ロシア１ #大学・機関日本２８韓国８中国５インド４台湾２フィリピン２オーストラリア２シンガポール１ベトナム１アメリカカナダ #大学・機関１１１参加人数国別内訳日本 7 7 10 76 韓国中国 USA 11 GLD測定器研究参加大学・研究機関台湾 14 128 15 インドフィリピン 20 ドイツイギリスその他 GLD Leadership Contact people Asia ★ H. Yamamoto H. Park America M. Ronan G. Wilson Europe R. Settles M. Thomson ★ この研究計画の研究分担者 Executive board ★ S. Yamashita - 最適化 ★ A. Miyamoto - software/reconstruction ★ Y. Sugimoto - 反応点測定 H.-J. Kim - intermediate trackers ★ A. Sugiyama, R. Settles - 飛跡測定 ★ T. Takeshita - シャワー測定 T. Tauchi - Machine-detector interface ★ H. Yamaoka - magnet/support P. LeDu - Data Aquisition M. Thomson - space/band-width これまでの限界を打ち破る最新鋭の粒子検出器の創成新しい物理原理の解明＊真空の本質＊ダークマター＊超対称性原理＊余剰時空の構造国際リニアコライダー世界から強く期待される日本の最新技術と人材＊日本のリーダーシップ＊次世代を担う若手の養成世界の研究者で目指す次世代の素粒子実験国際リニアコライダー高分解能測定器本研究計画最適化要素開発反応点測定飛跡測定シャワー測定プロトタイプによる実証研究広がる可能性 FPCCD MPGD MPPC 最新鋭検出素子の開発・実用化新しいタイプの高密度・高精度測定素子の実用化＊他分野への波及医療、光通信、 X線結晶学、天文 Backup Slides 研究計画飛跡測定器 (TPC: Time Projection chamber) ◆Micro-Pattern Gas Detector (MPGD) の開発 ◆電子検出面の設計、製作 ◆EUDET による設備で評価反応点測定器 (VTX) ◆Fine-Pixel CCD (FPCCD) の開発 ◆小、中、大型プロトタイプの製作、評価シャワー測定器 (CAL) ◆Multi-Pixel Photon Counter (MPPC) の開発 ◆プロトタイプの設計、製作 ◆欧米との共同による試験（EUDET) 最適化 (OPT) 主にクォーク再構成のシミュレーションシャワー測定器内のシャワー生成の様子 ILC測定器研究組織図 Worldwide Study on Physics and Detector for Linear Collider (WWS) 共同議長加速器 J. Brau (米） F. Richard (欧) H. Yamamoto (アジア）組織委員会 GDE MDI R&D 各種委員会 DCR編集 ..... SiD LDC GLD 測定器研究グループ LCWS06 Bangalore EUDET EU funded 4-year program (‘Integrated Infrastructure Initiative’) to improve infrastructure for ILC detector R&D total budget 21.5M€, EU-funded: 7M€ Coordinating Lab: DESY – Participants from all over Europe Magnet from Japan (good example… more of that, please) p. 19 Workpackages on - Testbeam Infrastructure - Tracking Infrastructure - Calorimetry Infrastructure - Common tasks (Software, Computing, Chip-Design) This infrastructure is open to the world! Klauss Desch Internationl Linear Collider Timeline 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Global Design Effort Project Baseline configuration Reference Design Technical Design ILC R&D Program Expression of Interest to Host International Mgmt Barry Barish