P1 - 京都大学理学部物理学物理学教室

スタッフ
P1 : (理論) 福間、川合、（実験) 市川
P2 : (理論) 畑、（実験) 南條、中家
1.
P1,P2での理論ゼミ紹介福間
2.
素粒子実験とは？市川
3.
P1実験紹介市川
4.
P2実験紹介南條
1
P1とP2の理論ゼミ
■やること
『相対論的場の量⼦論』
・素粒⼦論の基本⾔語
・教科書(英語)を輪読して勉強
【⽇時】毎週⽉曜⽇の午後（１時半〜５時くらい）
【内容】担当発表者による説明＋みんなで議論
【前提】量⼦⼒学と特殊相対論
■平成２７年度に使っていた本
Srednicki
Mandal & Shaw
実験により、物質、時空、宇宙の成り立ちを、
とことん理解しようとする試み
2008年ノーベル賞
物質の最小構成要素クオーク、レプトン、ダークマター
粒子=SUSY粒子？ダークエネルギー？？？
質量の起源は？ヒッグス機構=空間の性質なのか？
力(相互作用)の起源は？
SUSY(超対称性)? 超弦理論？？？
物質優勢宇宙の起源は？
クオークのCPの破れ？レプトンのCPの破れ？
目的を達成するためには、手段を選ばない
2013年ノーベル賞
エネルギーを上げる、強度を上げる、地下に潜る、でか
い検出を作る、極低温に冷やす……
京大高エネルギー物理学研究室では、ニュート
リノ振動、LHC-ATLAS、K中間子稀崩壊、新
しい検出器開発等に取り組んでいる
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実験により、物質、時空、宇宙の成り立ちを、とことん理解しようとする
試み
物質の最小構成要素クオーク、レプトン、ダークマター粒子=SUSY粒
子？ダークエネルギー？？？
質量の起源は？ヒッグス機構=空間の性質なのか？
力(相互作用)の起源は？
SUSY(超対称性)? 超弦理論？？？
物質優勢宇宙の起源は？
クオークのCPの破れ？レプトンのCPの破れ？
2002年ノーベル賞
目的を達成するためには、手段を選ばない
エネルギーを上げる、強度を上げる、地下に潜る、でかい検出を作る、
極低温に冷やす……
京大高エネルギー物理学研究室では、ニュートリノ振動、LHC梶田さん
京大出身
ATLAS、K中間子稀崩壊、新しい検出器開発等に取り組んでいる
京大院生
私
5


週一回 (金曜午後)
基礎的な実験技術を学ぶという振りをして、
今まで京大的な学風の元で学んだ机上の
理論が、実際の自然を記述していることを
実感してもらう。
 磁場、電場は、Maxwell方程式が記述する仮想
のものではなく、実際の電気製品(電波、電流)
を動かすもの
 物を実際に作る。


身の回りを科学的に楽しむ方法を学ぶ。
どういう実験をしたら面白いか、考える。
手作り2kV電源

自分たちの興味・アイデアをもとに、
主に素粒子物理に関係ある研究テーマを決め半年か
けて実験を行う。
◦ 2～3テーマ
◦ 実験計画、装置の設計、製作、データ収集・解析までを自分
たちで行う。
ワイヤ
CCDカメラで自動取得
全部、学生が設計製作した。
ねじれ秤
8
量子力学的な歳差運動を利用
e-
e+
磁場
e+
J  1, J z  1
eこんなデータを取りたい。
http://tabletop.icepp.s.utokyo.ac.jp/Tabletop_experiments/HFS_measurement_with_quantum_oscillation.html
e+
eh5
NaI1&6
1400
1200
2013年度の結果=微妙
2014年度一けた合わない。。。
 今年度リベンジ中
Entries
Mean
RMS
χ2 / ndf
Prob
p0
p1
p2
p3
p4
p5
646415
74.78
129.5
143.8 / 109
0.01439
436.7 ± 41.9
0.009683 ± 0.001580
501.3 ± 13.7
0.07203 ± 0.03469
0.01323 ± 0.00140
7.218 ± 1.141
1000
800
600
学生さんの作った
シミュレーションモデル
0
100
200
300
400
500
600
9


皆さんの興味・アイデアで決める。
「物理は現実」を実感する！物を作る！測る！理解する！
連絡先:
市川: 5号館306号室,
ichikawa (at) scphys.kyoto-u.ac.jp
川合: 5号館505号室, hkawai (at) gauge.scphys.kyoto-u.ac.jp
福間 : 5号館503号室, fukuma(at)gauge.scphys.kyoto-u.ac.jp
過去の実験・レポート(失敗談)などの情報
http://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/gakubu/p1p2.html
“課題研究 P1”で検索
P2　素粒子物理学
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担当
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南條、中家　（実験）
畑　（理論）
TA
目標
身近な疑問から
過去のノーベル賞実験まで、
好きな実験を提案できる！
素粒子物理(Fundamental Physics)
実験を通して、理解、実感。
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何をしている？
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基本技術の習得
学生が実験提案→デザイン、実験、解析、発表
実験の全てが凝縮
実験前期
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素粒子物理の基礎
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基本をやります。
ゼミ　本は相談して決めます
基礎実験
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光電子増倍管で１光子検出
宇宙線、放射線の観測
→ 放射線測定を基礎から学ぶ
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荷電粒子、γ線と物質の相互作用
エレクトロニクス、データ取得
解析と統計
今年度はγ線と結晶シンチレータとの反応を追求。
実験後期　自分達で実験テーマを提案できる！
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素粒子実験
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パリティー非保存
μ粒子異常磁気能率測定
ポジトロニウム超微細構造の測定
加速器ニュートリノ検出
ニュートリノへリリティ
磁石による荷電粒子収束
EPRパラドックスの検証
手作りガス検出器での位置検出
ポータブル放射線測定器
2015年度P2
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幽霊粒子ニュートリノの検出
ノーベル物理学賞 2015
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ニュートリノの変身 → ニュートリノに質量！
宇宙線ニュートリノ
ニュートリノ：幽霊粒子
電荷なし、ほとんど反応しない
とても軽い
変身 (ミューオン型 → 電子型など)
加速器ニュートリノ
スーパー
カミオカンデ
ニュートリノ検出器
J-PARC
加速器
京都大学P2 2015
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P2写真
ニュートリノ、幽霊粒子の検出！
ニュートリノ：幽霊粒子
電荷なし、ほとんど反応しない
加速器ニュートリノ
P2ニュートリノ検出器
J-PARC
加速器
P2写真
京都大学P2 2015
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P2ニュートリノ検出器をデザイン、製作
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J-PARCに持ち込み、検出にトライ！
加速器ニュートリノ
P2ニュートリノ検出器
J-PARC
加速器
茨城県東海村
まとめ
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テーマを皆が持ちより決める
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最先端の実験同様のプロセス
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テーマ、実験デザイン、実験装置製作、回路製作、実験遂行、
解析、改良、シミュレーション、考察
あらゆる局面で、知識の習得、能力の獲得
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素粒子の世界を実感できるチャンス!
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実験チームとしての成長
●
好奇心旺盛で実験好きな人はぜひ！
305号室中家
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質問などは　307号室南條
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http://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp
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そんなに違わない。
教員のキャラが多少違う？
3月に共同で実験成果の発表会をしている。ライバル？
中家
畑
市川
川合
南條
福間
P1
P2
11

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