宇宙作家くらぶ
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

宇宙作家くらぶ

on

  • 7,637 views

宇宙作家クラブで2012.7.1 にした素粒子物理の話

宇宙作家クラブで2012.7.1 にした素粒子物理の話

Statistics

Views

Total Views
7,637
Views on SlideShare
7,249
Embed Views
388

Actions

Likes
10
Downloads
46
Comments
0

16 Embeds 388

http://tar0.tumblr.com 175
https://twitter.com 92
http://tatsukii.tumblr.com 28
http://orekane.tumblr.com 23
http://safe.tumblr.com 19
http://umamoon.tumblr.com 12
http://leafysho.tumblr.com 8
http://bo-rude.tumblr.com 7
https://si0.twimg.com 7
http://hisuix.tumblr.com 4
http://tweetedtimes.com 4
http://cq5yknok.tumblr.com 3
https://twimg0-a.akamaihd.net 2
http://us-w1.rockmelt.com 2
http://tumblr.hootsuite.com 1
http://a0.twimg.com 1
More...

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

宇宙作家くらぶ Presentation Transcript

  • 1. 素粒子物理の世界 野尻美保子 高エネルギー加速器研究機構12年7月4日水曜日
  • 2. 素粒子物理 • 対称: “物質”と”相互作用”と”空間” • 理論的な基礎: 相対論と量子力学→場の理論  • 厳密な理論的枠組みを自然が支持⇄理論の枠を はずそうとする試み • 実験的検証:  高度な技術/巨大実験/ファンディ ング問題12年7月4日水曜日
  • 3. 素粒子物理の重要課題 ブレークスルーはどこからくるか • 暗黒物質の発見と性質の解明 • 宇宙膨脹と物質の起源 • Higgs 粒子の発見 「素粒子標準模型」で唯 一発見されていない素粒子(7月4日に最新結 果発表) • Higgs 安定化のメカニズムを理解する12年7月4日水曜日
  • 4. 素粒子とはなにか 素粒子 電子 重さ 1/2000 電荷 -1 原子核 素粒子 陽子・中性子 クォーク 電荷 1 2/3 2/3 電荷 0 -1/312年7月4日水曜日
  • 5. 素粒子の世代 重たい第三世代の粒子 質量はHiggs 粒子との 関わりから生まれる 陽子の180倍の 素粒子 安定だけどほとんど 原子の中にいる安定なクオーク 見当たらない反粒子12年7月4日水曜日
  • 6. 相互作用:重力と電磁力 重力と電磁力       物質は引き合う もっとも身近な力。 光は遠くまで 「重力子」と「光子」のや 伝わっていく。 り取りから生まれる。遠く まで届く力。 遠くまで届く力が、コミュ ニケーションを支えてい る。12年7月4日水曜日
  • 7. 「弱い力」と「強い力」 太陽の寿命を決める「弱い力」 弱い力 陽子2つ→重水素+陽電子+ ニュートリノ(弱い力、反応 は1010年に一回) 太陽の出す熱に関わる「強い 力」 重水素+陽子→ヘリウム3 →。。。(強い力。早い反応 (3秒)と高い熱の発生) 強い力12年7月4日水曜日
  • 8. • 19世紀の科学は重力と電磁気しかしらなかった. • 太陽の中でヘリウム発見 1868年.. 地球での存在確 認は1895年(ラムゼー) • ガスの圧縮から発生する熱量を計算->100万年しか もたない • 太陽の発熱の元「核融合」発見は 1938年12年7月4日水曜日
  • 9. 相対論、量子力学, 素粒子物理の理論的基礎 • エネルギーと運動量の関係 2 E= 相対論p /2m 2 E = p /2m E = m 2 + p2 2 • 相対論にいくと正のエネルギーの状態と負のエネル ギーの解がでてくる 2 • ディラック:量子力学の基礎 負のエネルギーの解はp /2m 「時間を逆に進む正のエネルギーの”反粒子” 1928年 exp( iEt) → exp (−iE(±t)) (1) • 陽電子の発見 アンダーソン 1932年 exp(±iEt) (2)12年7月4日水曜日
  • 10. 相互作用の強さと量子力学 • 素粒子は力を伝える粒子を吐 き出して、他の粒子と「相互 作用」しようとする。 • 弱い相互作用を伝えるW粒子 は重いので、リアルに存在で きない。 ΔxΔp= /2 (不確定性) 「量子力学」の不確定性ために放出されたW粒子は、ほんの少し の距離( /m W )だけ存在することができる。近くにきた粒子とは 力のやりとりができる。12年7月4日水曜日
  • 11. 「場の理論」のどこがすごいか がんじがらめにされる素粒子反応 ラグランジアンという名前の箱 (対称性という魔法) ゲージ理論の場合 あらゆるエネル ギーでの反応率 様々な粒子の反応 反応分布12年7月4日水曜日
  • 12. 「場の理論」のどこがすごいか がんじがらめにされる素粒子反応 いくつかの精密な実験 ラグランジアンという データ 名前の箱 質量とか力のつよさとか 違うエネルギーで の反応率 × もし違って いれば箱が違う 精密な測定をやると一見 違うエネルギーで 違う粒子の反応 存在していない の分布 粒子の効果まで見えてくる12年7月4日水曜日
  • 13. 場の理論で高いエネルギーの物理を予想してみる • Higgs 粒子の「真空期待値」が、すべての質量のもと。とくにトップクオークに 強く結合している. • 我々がみてるヒッグス粒子にはトップがまわりにいっぱい張り付いている • 「ほんとのHiggs 粒子の質量」はとん でもなく大きくて、それがたまたま トップの寄与と打ち消し合って小さい • 「ほんとのヒッグスの質量」 10^15GeVくらい われわれのみてい るヒッグスは 100GeV程度12年7月4日水曜日
  • 14. 階層性の問題の解決方法-超対称性 超対称性 すべての粒 子にスピンが1/2 違う パートナーをいれる トップクオーク由来の体 重増加を超対称粒子が打 ち消して、本当の重さと 観測される重さに大きな 差がなくなる ただし、素粒子の数は倍増 超対称粒子はまだ一つもみつ かっていない12年7月4日水曜日
  • 15. 超対称模型 • 標準模型の粒子⇄パートナー粒子(超対 称粒子) • スピン1/2 粒子⇄パートナーはスピ ン0 • スピン1の粒子⇄パートナーはスピ ン1/2 • 超対称模型は素粒子倍増理論 • 一番軽い超対称粒子は安定。必ずペアで 作られる。 • ストリング理論、重力理論と関係。素粒 子の3つの力を統一的に説明できる。12年7月4日水曜日
  • 16. 超対称粒子があると素粒子の 3つの力が一つになる • ゲージ結合の統一 (場の理論の箱のパラメー タに関係がついている)12年7月4日水曜日
  • 17. ダークマター 宇宙の中に存在する 見えない物質12年7月4日水曜日
  • 18. ダークマター 宇宙の中に存在する 見えない物質 Q. どうしてあるってわかるの?12年7月4日水曜日
  • 19. 銀河の中の星の動きがおかしい 銀河の外、もう星がほとんど ないところでも速度が 遅くならない。 星の速度 星はないけど実は ものがたくさんあるようだ ほんとはこんな風に 下がってほしい 銀河中心からの距離12年7月4日水曜日
  • 20. より大きいスケールで物質の量を はかるには 重力レンズ現象を使う http://cosmos.phys.sci.ehime-u.ac.jp/~tani/Cosmos/PressRelease/lensing.html12年7月4日水曜日
  • 21. ダークマターの証拠 X 線等の 活動領域 重力レンズで決めた物質分布 2006 • 衝突している2つの銀河の集まりを重力レンズで調べてもやっぱりみ えているもと見えているものの分布に大きな違いがある。 • 物質の大半は何も起こさずは通りぬけている。(幽霊?)12年7月4日水曜日
  • 22. 12年7月4日水曜日
  • 23. ダークマターは なぜおもしろいか12年7月4日水曜日
  • 24. 宇宙にある物質の量 • 私たち素粒子の研究者にとっては、「未知の素粒 子」が存在することを示唆している。12年7月4日水曜日
  • 25. 素粒子はアップクオーク、ダウンクオーク、電子 以外にもたくさんある。けどすぐ壊れてしまったり、量が少なすぎた り、簡単にみえるものだったりしてダークマターになれるものがない 陽子の180倍の 素粒子 ダークマター ? 安定だけどほとんど 原子の中にいる安定なクオーク 見当たらない反粒子12年7月4日水曜日
  • 26. ダークマターはなぜ見えないか? 見える粒子は”電荷”をもって いるから光をだす。 スパークチェンバー 一個一個の電子の持つエネルギーを増幅12年7月4日水曜日
  • 27. • 電荷をもっている粒子 光 電子 • 電荷を持たないダークマター 電荷がないので光を ださない ダークマター 何もおこってないわけ じゃないけど12年7月4日水曜日
  • 28. 目のしくみ12年7月4日水曜日
  • 29. 目のしくみ 視細胞12年7月4日水曜日
  • 30. 目のしくみ 視細胞 ロドプシン12年7月4日水曜日
  • 31. 目のしくみ 視細胞 レチナール ロドプシン12年7月4日水曜日
  • 32. 目のしくみ 視細胞 π結合 レチナール ロドプシン12年7月4日水曜日
  • 33. ダークマターはつかめない。 • 手で持つとは、電荷が互いに反発しあっている こと。 電荷が反発 電荷のない粒子 は気にせずすり抜ける12年7月4日水曜日
  • 34. 見えない粒子:ニュートリノ • ニュートリノは電荷を持っていないのでほとんど相互作用 しない • 太陽では 陽子+陽子ー>重水素+陽電子(電子の反粒子+ ニュートリノという「弱い相互作用」でたくさん作られて いる。太陽が暖かいのはこの反応のおかげ。 5万トンのスーパーカミオカンデ • ダークマターもこんな粒子かも?12年7月4日水曜日
  • 35. 暗黒物質は安定な粒子 • 宇宙の年齢よりはかなり長生き • 安定粒子 • 電子(電荷の保存。電荷をもつ粒子のなかで一番軽い) • 陽電子(電荷+、質量は電子と同じ) • 陽子(バリオン数の保存。) • 反陽子(電荷ー) • 光子(光、質量0)ニュートリノ、反ニュートリノ • その他の粒子はすぐに崩壊する。 • 例 ミューオン パイオン12年7月4日水曜日
  • 36. ダークマター(DM)はなぜ 宇宙に存在するか? • 科学的な疑問?? • DMはなぜ宇宙に存在するか • DM はなにか (ただいま研究中) • われわれ(原子核)はなぜ存在するか12年7月4日水曜日
  • 37. ダークマター(DM)はなぜ 宇宙に存在するか? • 科学的な疑問?? 答え のある問題 • DMはなぜ宇宙に存在するか • DM はなにか (ただいま研究中) • われわれ(原子核)はなぜ存在するか12年7月4日水曜日
  • 38. ダークマター(DM)はなぜ 宇宙に存在するか? • 科学的な疑問?? 答え のある問題 • DMはなぜ宇宙に存在するか • DM はなにか (ただいま研究中) 答えのみつかってい ない問題 • われわれ(原子核)はなぜ存在するか12年7月4日水曜日
  • 39. ビックバン宇宙論 • 宇宙にエネルギーがあると、空間はどんどん膨張する。 ⇥2 ˙ R 8 G H = 2 ⇥ R 3 宇宙が広がる 1)温度が下がる R(t) 2)粒子が薄まる つまり昔は 1)温度が高く R(t’) 2)粒子の密度が濃かった12年7月4日水曜日
  • 40. ダークマターはなぜ宇宙にあるか 宇宙の温度が高いとき、粒子はお互いにぶつ かって、粒子と反粒子のペアがたくさん作られ ている。宇宙は粒子でぎゅうぎゅうづめ。 粒子は反粒子と出会うとど トップ どんどん消滅 チャーム 宇宙がどんどん膨脹して ボトム 温度も下がってくる タウ....12年7月4日水曜日
  • 41. ダークマターは周りに興味がなかった 一人でいたかった 近くにお友達が来ても知らんぷりしてた 気がつくと宇宙が膨脹して、 出会いがなくなって... 結果的に 宇宙にはダークマターが     たくさん残ることに http://cryptic.smile.tc/index.html12年7月4日水曜日
  • 42. ダークマターが星や銀河を作った 密度 • ますダークマターが集まる。この 「ダマ」の周りに普通の物質も集 まって、星、銀河、銀河団ができ 密度 る。 • ダークマターがなければ宇宙に構造 ができなかったことは数値計算で示 すことができる12年7月4日水曜日
  • 43. ダークマターと違って原子がどうして宇 宙にあるかを説明するのは難しい • インフレーションがあって宇宙のなか の粒子の数は一旦0になったはず • 宇宙はほとんど物質でできていて、反 物質(電荷が逆だが重さが同じ粒子) はほとんどない(nB>0) • 宇宙の始めは粒子反粒子で満ちあふれ ていたが、相互作用が強いのでほとん ど消えて、消え残りが「原子」となっ て残っている。その数は最初に宇宙に あった数の 1/10000000 • 粒子と反粒子を区別する「何かが必 要」 3612年7月4日水曜日
  • 44. バリオン数生成とは インフレーションが終わるとたくさん 粒子と反粒子がペアで作られる (再加熱) 温度が下がって 粒子は反粒はペアで消滅 トップ ボトム タウ.... あれ、、、粒子が余った12年7月4日水曜日
  • 45. 宇宙にバリオンをつくるには? サハロフ(Sakharov 1967) の3原則  Andrei Sakharov • バリオン数(核子の数)をかえる相互作用が あること。(未確認) • 粒子と反粒子を区別する相互作用があるこ と   C の 破 れ )             。 (            時間の向きを逆にした時に相互作用が違うこ と   (CPの破れ--1964) • 宇宙が熱平衡でない時期があったこと。 見えないものより、見えるものを理解 する方が難しい! ノーベル平和賞12年7月4日水曜日
  • 46. • 1986年~1995年 トリスタン実験 • 1998年~ KEKB 実験(物質の起源に関 係するCP の破れの検証 • →SuperBファクトリー実験で標準 模型を越えるCPの破れを探索 • K2K 実験(1999~) ニュートリノ振動 の研究 →J-PARC T2K実験→ニュート リノCP ?12年7月4日水曜日
  • 47. 高エネルギー加速器研究機構 • 1986年~1995年 トリスタン実験 • 1998年~ KEKB 実験(物質の起源に関 係するCP の破れの検証 • →SuperBファクトリー実験で標準 模型を越えるCPの破れを探索 • K2K 実験(1999~) ニュートリノ振動 の研究 →J-PARC T2K実験→ニュート リノCP ?12年7月4日水曜日
  • 48. 高エネルギー加速器研究機構 • 1986年~1995年 トリスタン実験 • 1998年~ KEKB 実験(物質の起源に関 係するCP の破れの検証 • →SuperBファクトリー実験で標準 模型を越えるCPの破れを探索 • K2K 実験(1999~) ニュートリノ振動 の研究 →J-PARC T2K実験→ニュート リノCP ?12年7月4日水曜日
  • 49. 暗黒物質の探しかた12年7月4日水曜日
  • 50. 暗黒物質はどのくらい たくさんあるか • われわれの周辺には 重さで 1立方cm あたり 水素原子 1/3 個 分(銀河の中の星の動きから計算) • 速度は 250Km/s (銀河の中に落っこちないように) • ダークマターが陽子100個分の重さだったら、 一秒 1cm2 あたり 750000 個通過12年7月4日水曜日
  • 51. 地球もすり抜けるダークマター 電子 中性子やDM 原子 核と 電子 の列12年7月4日水曜日
  • 52. ダークマターさがし • ダークマターは原子核とあたる。原子核は重 いのであんまり動かない。(信号が取りにく い) • しかも暗黒物質が原子核にあたるより、宇宙 線や放射性同位体からくる電子や中性子が原 あたってもちょっ 子にあたることの方がよほど多い。これに埋 と揺れる程度 もれて信号が検出できない。 • こういうゴミを取り除くことが、ダークマ ター探索にとって必須。始めはみんなどうし たらいいかわからなかった。12年7月4日水曜日
  • 53. それまでの測定器 は電荷が動くのを CDMS 実験 信号としていた 電荷をもたないダークマ 粒子のイオン化 ターの信号は主に音. 一方ノイズは主にイオン化 Xenon100 実験 光 音 測定器を十分冷やすと キセノンなどは原子核に粒 子が衝突すると光をだす現 原子の格子が 象をとらえる 動く音が聞こえる12年7月4日水曜日
  • 54. Recoil Energy (keV) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 FIG. 2. The ratio of photon equivalent ~ ~ ~ ~ ionization ionization energy to Energy (keV) recoil energy for nuclear recoils, given as a function of recoil en- ダークマター探索の歴史 80 ergy. Also shown are measurements from Refs. [4] and [8], an 音になったエネルギー the calculation of Lindhard, with his parameter k set to 0. 15. 70- Error bars on our data points are statistical only; systematic er- 60 -. ~ ~ ~ ~ t ~ ~ ~ ~ • CDMS 実験の最初のアイディアは1990 rors are discussed in the text. without 1992 年には試作品完成 C 50 C . 年. collimation outside our cryostat and beneath 28 P ~ l g cmof Pb to give similar rates of photons and neu t rons ~ ~ 40 ~ g 1g ~ f o t LLI ~ . throroughout the detector. The neutrons are clearly dis- 30- ~: p, ~ • 思ったほどうまくいかない時期が長く続 tinguished in Fig. 1(b) as a second line with a greater slope, i.e. , less ionization per unit phonon energy, than the ~ a~. ~ 4 20- ~ ~ ~ Q いて実験が始まったのは2000年ごろ p otons. Their energy spectrum roughly agrees with a 10- very simple Monte Carlo estimate. (Note that a I MeV ~ V neutron can deposit at most 53 keV in germanium. ) 0 The fractions of the total recoil energy that appear as 0 10 20 30 40 50 60 70 60 ionization and as phonons can be obtained from the data 粒子があたって Ionization Energy (keV) as follows. Energetic electrons and holes created in the FIG. 1. Phonon an ionization equivalent energies measure d initial interaction eventually relax to the band edges via e イオンとなったエネルギー for (a) 59.5 eV photons and Compton scatters of b ac k groun d h photon s, (b ) The same measurement as (a) with the addition s. T p onon emission. These N charge pairs carr NE f p of neutrons and photons from a Cf source. e original recoil energy Eg, where Es, z is the band-gap energy. The remaining energy appears as phonons, ex- cept in the case of nuclear recoils, which may lose a small photons: The photon peak is at 59.5 keV in both the ion- raction of their energy to the formation of crystal de- ization and phonon measurements. In this convention ects. As the charge carriers are collected they emit the photon and charged particle events lie along th 1 f energy they acquire from the drift field as phonons. In e ual p h onon and ionization energies (for these interac- equa separate tests [6] we have concluded that when the elec- tions the partitioning into phonons and ionization is ap- trons reach the implanted regions in this (p+- - +) de- proximately independent of the incident energy. ) A num- vice the relax to the Fermi level and release their band- ey ber of events can in fact be seen along this line. From gap energy as phonons. The measured phonon ener non energy, measurements with a NaI counter, we ascribe most of f — then, isE=~E Ir + eNV, where f describes any energy lost t ese background events to Compton scattered 1.45 MeV K which is present in the walls of the room. f to defects (r = for no loss), e is the magnitude of the =1 electrons charge, and V is the charge collection potential y rays from The rms12年7月4日水曜日 resolution of the 59.5 keV pea k is t e p typically l ll =0.5 V for this data set). In Ref. [61 we describe the
  • 55. Recoil Energy (keV) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 FIG. 2. The ratio of photon equivalent ~ ~ ~ ~ ionization ionization energy to Energy (keV) recoil energy for nuclear recoils, given as a function of recoil en- ダークマター探索の歴史 80 ergy. Also shown are measurements from Refs. [4] and [8], an 音になったエネルギー the calculation of Lindhard, with his parameter k set to 0. 15. 70- Error bars on our data points are statistical only; systematic er- 60 -. ~ ~ ~ ~ t ~ ~ ~ ~ • CDMS 実験の最初のアイディアは1990 rors are discussed in the text. without 1992 年には試作品完成 C 50 C . 年. collimation outside our cryostat and beneath 28 P ~ l g cmof Pb to give similar rates of photons and neu t rons ~ ~ 40 ~ g 1g ~ f o t LLI ~ . throroughout the detector. The neutrons are clearly dis- 30- ~: p, ~ • 思ったほどうまくいかない時期が長く続 tinguished in Fig. 1(b) as a second line with a greater slope, i.e. , less ionization per unit phonon energy, than the ものすごく興奮した ~ a~. ~ 4 20- ~ ~ ~ Q いて実験が始まったのは2000年ごろ p otons. Their energy spectrum roughly agrees with a 10- very simple Monte Carlo estimate. (Note that a I MeV ~ V neutron can deposit at most 53 keV in germanium. ) 0 The fractions of the total recoil energy that appear as 0 10 20 30 40 50 60 70 60 ionization and as phonons can be obtained from the data 粒子があたって Ionization Energy (keV) as follows. Energetic electrons and holes created in the FIG. 1. Phonon an ionization equivalent energies measure d initial interaction eventually relax to the band edges via e イオンとなったエネルギー for (a) 59.5 eV photons and Compton scatters of b ac k groun d h photon s, (b ) The same measurement as (a) with the addition s. T p onon emission. These N charge pairs carr NE f p of neutrons and photons from a Cf source. e original recoil energy Eg, where Es, z is the band-gap energy. The remaining energy appears as phonons, ex- cept in the case of nuclear recoils, which may lose a small photons: The photon peak is at 59.5 keV in both the ion- raction of their energy to the formation of crystal de- ization and phonon measurements. In this convention ects. As the charge carriers are collected they emit the photon and charged particle events lie along th 1 f energy they acquire from the drift field as phonons. In e ual p h onon and ionization energies (for these interac- equa separate tests [6] we have concluded that when the elec- tions the partitioning into phonons and ionization is ap- trons reach the implanted regions in this (p+- - +) de- proximately independent of the incident energy. ) A num- vice the relax to the Fermi level and release their band- ey ber of events can in fact be seen along this line. From gap energy as phonons. The measured phonon ener non energy, measurements with a NaI counter, we ascribe most of f — then, isE=~E Ir + eNV, where f describes any energy lost t ese background events to Compton scattered 1.45 MeV K which is present in the walls of the room. f to defects (r = for no loss), e is the magnitude of the =1 electrons charge, and V is the charge collection potential y rays from The rms12年7月4日水曜日 resolution of the 59.5 keV pea k is t e p typically l ll =0.5 V for this data set). In Ref. [61 we describe the
  • 56. Recoil Energy (keV) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 FIG. 2. The ratio of photon equivalent ~ ~ ~ ~ ionization ionization energy to Energy (keV) recoil energy for nuclear recoils, given as a function of recoil en- ダークマター探索の歴史 80 ergy. Also shown are measurements from Refs. [4] and [8], an 音になったエネルギー the calculation of Lindhard, with his parameter k set to 0. 15. 70- Error bars on our data points are statistical only; systematic er- 60 -. ~ ~ ~ ~ t ~ ~ ~ ~ • CDMS 実験の最初のアイディアは1990 rors are discussed in the text. without 1992 年には試作品完成 C 50 C . 年. collimation outside our cryostat and beneath 28 P ~ l g cmof Pb to give similar rates of photons and neu t rons ~ ~ 40 ~ g 1g ~ f o t LLI ~ . throroughout the detector. The neutrons are clearly dis- これはダークマターも大変だなあと • 30- p, 思ったほどうまくいかない時期が長く続 tinguished in Fig. 1(b) as a second line with a greater ~: a~. ~ slope, i.e. , less ionization per unit phonon energy, than the ものすごく興奮した ~ ~ 4 20- ~ 思ってコライダー実験の ~ ~ Q いて実験が始まったのは2000年ごろ p otons. Their energy spectrum roughly agrees with a 10- very simple Monte Carlo estimate. (Note that a I MeV ~ V 研究に変わった neutron can deposit at most 53 keV in germanium. ) 0 The fractions of the total recoil energy that appear as 0 10 20 30 40 50 60 70 60 ionization and as phonons can be obtained from the data 粒子があたって Ionization Energy (keV) as follows. Energetic electrons and holes created in the FIG. 1. Phonon an ionization equivalent energies measure d initial interaction eventually relax to the band edges via e イオンとなったエネルギー for (a) 59.5 eV photons and Compton scatters of b ac k groun d h photon s, (b ) The same measurement as (a) with the addition s. T p onon emission. These N charge pairs carr NE f p of neutrons and photons from a Cf source. e original recoil energy Eg, where Es, z is the band-gap energy. The remaining energy appears as phonons, ex- cept in the case of nuclear recoils, which may lose a small photons: The photon peak is at 59.5 keV in both the ion- raction of their energy to the formation of crystal de- ization and phonon measurements. In this convention ects. As the charge carriers are collected they emit the photon and charged particle events lie along th 1 f energy they acquire from the drift field as phonons. In e ual p h onon and ionization energies (for these interac- equa separate tests [6] we have concluded that when the elec- tions the partitioning into phonons and ionization is ap- trons reach the implanted regions in this (p+- - +) de- proximately independent of the incident energy. ) A num- vice the relax to the Fermi level and release their band- ey ber of events can in fact be seen along this line. From gap energy as phonons. The measured phonon ener non energy, measurements with a NaI counter, we ascribe most of f — then, isE=~E Ir + eNV, where f describes any energy lost t ese background events to Compton scattered 1.45 MeV K which is present in the walls of the room. f to defects (r = for no loss), e is the magnitude of the =1 electrons charge, and V is the charge collection potential y rays from The rms12年7月4日水曜日 resolution of the 59.5 keV pea k is t e p typically l ll =0.5 V for this data set). In Ref. [61 we describe the
  • 57. Xenon100 気体 電圧 液体 Xe ダークマター 光電増倍管 • シンチレーション光とイオンを同時に計る • 測定器は100Kg程度の大きさ12年7月4日水曜日
  • 58. 2002年ごろがここ 当たり易さ 10年間で感度1000倍に 陽子どうしのあたりやすさ 重さ(陽子がだいたい1として) は 10-25cm2 くらい12年7月4日水曜日
  • 59. ダークマターと粒子粒子衝突実験 • 宇宙の始めには粒子と反粒子がぶつかりあって、ダークマ ターをつくった。 • 人工的に粒子を高いエネルギーに加速して衝突させたら、 ダークマターもできるに違いない • ダークマターを人工的に作れれば、その背景にある理論を確 かめることができるかもしれない。 • どうしてダークマターが宇宙にできたか? • どうして安定か?12年7月4日水曜日
  • 60. LHC実験 円周27Kmのリング(陽子陽子衝突) KEK は3Km なのでその9倍 ビームエネルギー 4000GeV(陽子の8000倍の質量の粒子でも作れるエネルギー) 場所:スイス、フランス12年7月4日水曜日
  • 61. 加速器の仕組み • 電場をかけて陽子ビームを加速(非常に光速に 近い) • 磁場をかけてビーム(電流)を曲げる • 高い電流ー>とても強い磁石ー>普通の磁石だ と発熱が大変、だから 全部超伝導磁石(1.9K) • ビームが曲がると電磁波がでるので、これをお さえるために全体がやたらでかくなる この管の中に液体ヘリウムが 入っている 5012年7月4日水曜日
  • 62. 加速器の仕組み • 電場をかけて陽子ビームを加速(非常に光速に 近い) • 磁場をかけてビーム(電流)を曲げる • 高い電流ー>とても強い磁石ー>普通の磁石だ と発熱が大変、だから 全部超伝導磁石(1.9K) • ビームが曲がると電磁波がでるので、これをお さえるために全体がやたらでかくなる この管の中に液体ヘリウムが 入っている 5012年7月4日水曜日
  • 63. 12年7月4日水曜日
  • 64. 2004年のある日12年7月4日水曜日
  • 65. BT-1 installation in 2004年のある日12年7月4日水曜日 BT-2 was also installed
  • 66. BT-1 installation in 2004年のある日12年7月4日水曜日 BT-2 was also installed
  • 67. 12年7月4日水曜日
  • 68. 2008年9月19日 ヘリウム漏出 He の容器 隣の磁石につながる ビームはここ 超伝導線(9kA) なかは1.9K 断熱シート ここで75 ケルビン 断熱のための真空12年7月4日水曜日
  • 69. 12年7月4日水曜日
  • 70. ここに宇宙の 始めの状態がある。 陽子の衝突によってでてきた粒子は、測定器で多数の電荷 をもつ粒子に代わり、エネルギーが測定される。どんな衝 突がおこったか調べることができる。12年7月4日水曜日
  • 71.  ダークマターができたら どう見えるか • いろいろな粒子といっしょ にダークマターが作られるけ ど測定器では見えない。 • ダークマターが飛んでいった 方向がすかすかの「イベン ト」が観察されるはず。 • まだ発見されてはいない。12年7月4日水曜日
  • 72. 今年はHiggs 発見か12年7月4日水曜日
  • 73. 今年はHiggs 発見か12年7月4日水曜日
  • 74. 去年のまとめ12年7月4日水曜日
  • 75. 何もみつからない場合は こんな風になる予定(青い点線)12年7月4日水曜日