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山崎祐司（神戸大） 1 H Z⁰ Z⁰ e⁺e⁻⁺⁻ ミューオン：赤線 電子：青 反跳ジェット：青，橙 ミューオンの運動量が 高く，ほとんどまっす ぐ飛ぶ → 強い磁場中を長い距 離とばす必要あり 大きな検出器になる 2 3 クォークは単体では存在しない 中間子 Meson （クォーク・半クォーク対）あるいは 核子 Nucleon（陽子，中性子…）= 準安定ハドロンに崩壊 タウレプトンは短寿命 中間子あるいは荷電レプトン (e, µ) とニュートリノに崩壊 重いクォークも崩壊 ニュートリノは検出できない （準）安定な粒子 τ > 10−8 [s] 電子，光子 荷電ハドロン，中性ハドロン ミューオン(µ) 4 粒子 組成 生成メカニズム 質量[MeV] 寿命[s] e± 素粒子 直接，光から対生成 0.511 ∞ γ 素粒子 π0→γγ, 電子からの放射光 0 ∞ 荷電粒子が吸収 µ± 素粒子 直接，π±/K± 崩壊 106 2.210−6 e±νµνe 100% q, g の破砕化, 中間子崩壊 135 8.410−17 γγ 99% γe+e− 1.2% q, g の破砕化, 中間子崩壊 138 2.210−8 (cτ ~ 10m) µνµ 99.98% q, g の破砕化, 中間子崩壊 494 1.210−8 µνµ 63.44% π±π0 20.92% q, g の破砕化, 中間子崩壊 498 0.910−10 π+π−, π0π0 498 5.110−8 πeνe , πµνµ, 3π π0 π± 1 (uu dd ) 2 ud ( ) du ( ) K± us ( K ) K0S ds , sd K0L 混合状態 su ( K ) p uud 破砕化，ビームから 938 ∞ n udd 破砕化，ビームから 939 886 崩壊 peνe 100% 5 強い相互作用の結合定数は， 相互作用のエネルギーが高 いほど小さい（低いほど大 きい） 力は距離が離れるほど強く なる ポテンシャルエネルギーに より新たに粒子・反粒子が 対生成 ポテンシャル エネルギーが 高くなっている (r ) ~ r 中間子 中間子を形成し，多粒子 のジェットとなる 破砕化（fragmentation） とよばれる (r ) 1 r 中間子 6 O(1GeV) パートンが一つ放射 ee → qqg ハードな散乱の 「３体崩壊」 拡大すると… パートン間の不変 質量が1 GeV 程度に なると， αS ~ 1 とな り摂動計算が意味 をなさなくなる → 非摂動な束縛状 態（中間子）を 形成 O(√s) 次々にパートン が放出される （αS でかい） 7 粒子の崩壊パターン，崩壊元の 質量の再構成から新粒子生成をとらえる ミューオン：物質を貫通 させた後，磁場で曲げる ハドロン粒子 （核子，中間子：クォー クでできている） 厚い物質で止める 電磁相互作用をする 粒子（電子，光子） 止めてシャワーを起こ し，物質中に落とした エネルギーを測る 荷電粒子： 磁場で曲げて運動量を測る ニュートリノ， 暗黒物質： 見えない！ （中性，弱い 相互作用のみ） 運動量保存 から推測 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 イオン化などによるエネルギー損失 dE/dx 平均値：Bethe-Bloch の式 ばらつき：Landau 分布 エネルギー損失測定による粒子識別 進行方向の変化: multiple scattering 飛跡検出器の位置精度と運動量の関係 multiple scattering が運動量測定精度に与える影響 20 21 22 23 24 25