スライド 1

セ
ル
ン
エルエイチシー
C E R N と L H C 計画
2012・8・21
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CERN(セルン）研究所
・1954年に発足した。
・加盟国：ヨーロッパ２０カ国
・年間予算：約1,000 億円
・職員：約2,500 人
・ユーザー：約10,000人（世界71カ国から）
・1990年 WWWを発明した。
・15年かけてＬＨＣ加速器を建設し、現在運転中。
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LHC ( Large Hadron Collider )
周長 26.6 km
主な実験装置
ATLAS
CMS
ALICE
LHCb
計画承認 1994
建設完成 2008
建設コ費～１兆円
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CERN理事会における日本政府代表
与謝野文部大臣
ダルマ
CERN DG
Chris Llewellyn Smith
1995年6月23日に与謝野馨文部大臣がCERN理事会に出席し日本によるLHC建設
協力を表明した（非加盟国の中では日本が最初）。その後も日本は資金協力を行い、
総計138.5億円の建設資金協力を行った。
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CERNを利用するユーザーの国別分布（2011年6月27日現在）
71カ国から
10482名
加盟国： 62 %
オブザーバー国：29 %
（日本 1.8 %）
国別順では
アメリカ 1786 名
イタリア 1406 名
ドイツ 1220 名
ロシア
822 名
フランス 905 名
イギリス 732 名
・・・・・・
・・・・・・
日本
190 名
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物質は何から出来ているか？
電子（e）
u u
d
陽子（p）
水分子（H2O）
u
酸素原子（O）
d d
中性子（n）
クォーク
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自然界に存在する４つの力
強い力 > 電磁気力
原子核を
作る
力を伝える粒子：
その粒子の質量 :
光・原子・分子
・結晶・半導体・
電波・雷・・・・
> 弱い力 >>> 重力
原子力・原爆・
水爆・太陽・・・
放射能
落下りんご
月・太陽・
星・・・体重
グルーオン
光
Ｗ、Ｚ粒子
グラビトン
0
0
陽子の100倍
0
なぜか？
ヒッグス粒子がなくてはならない！
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素粒子
mg=0
mg=0
mW=80 GeV
mZ=91 GeV
ヒッグス粒子のみ未発見。
この発見がLHC計画の主目的。
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自発的対称性の破れの提唱
2008
CERNのT-shirt
(お土産グッズ）
南部陽一郎
R.ブラウト
F. エングラー
, P.ヒッグス
ヒッグスメカニズムの提唱
1979
S.ワインバーグ,
A.サラム,
電弱理論の提唱
S.グラショー
標準理論の方程式
ヒッグス場（赤い部分）がないと
素粒子が質量を持てない。
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ヒッグス場による質量の創生
•
•
•
•
本来、粒子の質量はあってはならない。 ←理論（対称性）の要請
現在の真空はヒッグス場で満ちている。 ←南部のアイデアが素になっている。
W/Zやクォークはヒッグス場に引かれ質量をもつ。光はヒッグス場を感じない。
ヒッグス場があるとヒッグス粒子が存在するはず。
相転移
宇宙初期
現
光速
光速
在
光速よりも遅い
光速よりも遅い
抵抗
抵抗
クオーク
レプトン
クオーク
抵抗
W
光速
光
W
レプトン
光
光速
光速よりも遅い
ヒッグス場の海
註：実は陽子の質量 = クオークの質量（２％）＋強い力（９８％）
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アインシュタインの質量エネルギー等価式
E=
エネルギー
エネルギー
エネルギー
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MC
質量
光速
：原子力・原水爆
質量
核融合・太陽/星
質量：加速器・ビッグバン
（註１）広島の原爆では1kgのウラン235が核分裂して0.7gの質量がエネルギーになった。
（註２）LHCのエネルギーでは陽子の約1万倍の質量をもつ粒子を作り出せる。
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加速器の原理
電場で加速する
力
F  e(E υ B )
磁場で曲げる
力
磁場
電流
（フレミングの左手の法則）
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加速器の主要素：超伝導電磁石
1232 台の超電導電磁石がビームを曲げる。
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建設中のアトラス実験装置 2005年11月
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ATLAS : 日本が担当者た検出器の例
端部ミューオントリガー装置 (日本＋イスラエル＋中国)
つくば市
つくば市
神戸大学
セルン地上
セルンの地下実験ホール
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LHC建設に貢献した主な日本企業
推定規模
億円(註)
古河電気工業
LHC加速器
超伝導ケーブル
～20*
新日本製鐵
LHC加速器
双極電磁石の特殊ステンレス材
～50*
東芝
LHC加速器
収束用超伝導四極電磁石
～15*
ＪＦＥスチール
LHC加速器
電磁石用非磁性鋼材
～5*
カネカ
LHC加速器
電磁石用ポリイミド絶縁テープ
～10*
IHI (+Linde)
LHC加速器
低温ヘリウムコンプレッサー
～20*
東芝
アトラス
超伝導ソレノイド
～10
浜松ホトニクス
アトラス,CMS,
LHCb
シリコン検出器, 光電子増倍菅,光検
出ダイオード
～10
川崎重工業
アトラス,CMS
LArカロリメター容器, 鉄構造体
～10
林栄精器
アトラス
ワイヤーチェンバー
～5
東芝
アトラス
信号読み出し集積回路
～2
ソニー
アトラス
検出器信号アンプ
～1
ジーエヌディー
アトラス
トリガー用電子回路
～1
フジクラ
アトラス
耐放射線性光ファイバー
～1
クラレ
アトラス
シンチレーションファイバー
～1
有沢製作所
アトラス
銅箔ポリイミド電極シート
～1
（註）推定規模は、部分的な情報から推定しており、実際の契約額と相当にずれている可能性があります。
あくまでも企業の貢献の規模の目安にすぎません。＊印は日本による建設協力資金が使用された事を示す。
古河電気工業
新日本製鐵
東芝
浜松ホトニクス
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実際に観測されたイベントの例。このような衝突が毎秒２千万回起こっている。
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ヒッグス粒子が発生すると
m
m
m
m
４本の高エネルギーのミュー粒子（→矢印）が出てくる。
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ヒッグス粒子さがしの現状
アトラス実験チームの結果
ヒッグス粒子の質量 [GeV]
CMS実験チームの結果
ヒッグス粒子の質量 [GeV]
[公式発表] ２つの実験チームはヒッグス粒子とみられる新粒子
を質量125～126 GeV付近に観測した。
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重力レンズ効果
銀河の回転速度
銀河クラスターの衝突
暗黒エネルギー
銀河クラスターの運動
暗黒物質
LHCで発見
されるかも
３°Ｋ宇宙背景輻射
光を出す通常物質
我々の宇宙の４％しか理解してない！
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超対称性粒子があると大統一が可能になる。
暗黒物質の
有力候補
ニュートラリーノ
 (spin)  
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でも超対称性粒子はまだ１つも見つかってない。
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日本からのCERN訪問者の例
2009.5.3 野田聖子内閣府特命担当大臣他内閣府より９名
野田国務大臣訪問時の写真は
右のページに掲載：
http://atlas.kek.jp/sub/photos/CERNVisitors/2009/
http://cdsweb.cern.ch/record/1175345
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まとめ
１．セルン（CERN）を全世界からの研究者が使っている。
２．物質はクォークとレプトンから出来ている。
その間に働く力は４種類ある。
３．超電導を使った加速器で新粒子を作る（E→mc2）。
４．ヒッグス粒子とみられる新粒子が観測された。
5. ビッグバン直後の物理法則を研究している。
超対称性粒子や暗黒物質も発見されるかも。
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