Transcript pptx - KEK

世界の素粒子実験
素粒子原子核物理学実験の最前線
LHC 計画
2009年3月5日
近藤敬比古 (高エネルギー加速器研究機構)
宇宙科学インターナショナルワークショップ
広島大学
Original file at :
http://atlas.kek.jp/sub/OHP/2009/20090305Kondo_Hiroshima.pdf
http://atlas.kek.jp/sub/OHP/2009/20090305Kondo_Hiroshima.pptx
1
2008ノーベル物理学賞受賞おめでとうございます！
南部陽一郎 先生
小林誠 先生
益川敏英 先生
1/2 of the prize
1/4 of the prize
1/4 of the prize
"for the discovery of the
mechanism of spontaneous
broken symmetry in subatomic
physics"
自発的対称性の破れ
"for the discovery of the origin of the
broken symmetry which predicts the
existence of at least three families of
quarks in nature"
しかし実験による確認はまだ完 素粒子の３ファミリーとCP対称性の破れ
了していない。
は実験で確認された。
2
Spontaneous Symmetry Breaking (自発的対称性の破れ)
例：強磁性体
 運動方程式は回転に対して対称であり、
特別な方向を選ばない。
 キューリー温度TC 以上で分子のスピン
はバラバラで常磁性体である。
 TC 以下では自発的に特定の方向が選ば
れ強磁性を示す。
素粒子の世界
 運動方程式はゲージ変換（内部自由度の位
相回転）に対して不変である。
 １TeV以上では真空は対称である。

V
2
V
 174 GeV
2
 １TeV以下では真空(エネルギー最低状態）
は自発的にゼロでないヒッグス場を持つ。
3
研究に必要な加速エネルギー
大きさ
素粒子物理学
物質の根源を研究する。
最近の加速器技術の急
速な発展により、次々と
新しい発見がなされた。
素粒子関係のノーベル
賞は大変多い。
ビッグバン宇宙の解明につながる！
4
加速器の例
KEK 12GeV
陽子シンクロトロン
（1975年11月完成～2006年3月停止）
素粒子物理実験
加速ビームを使って陽子の内部構
造を研究したり新しい粒子を生成し
て研究する。
E = mc2
ビームエネルギーが高いほど
重い粒子を生成できる。
5
CERN （欧州合同原子核研究機構）
CERN
設立：
1954
加盟国：
欧州20カ国
スタッフ：
約2,500人
ユーザー数： 約9,000人
年間予算： 1,000億円
CERN
Geneva
WWWは1990年にCERNで発明
された。
6
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
建設コスト～１兆円
（人件費なども含む）
7
LHCでビッグバンから 10-12 秒までにさかのぼる。
8
from E. Kolb and M. Turner p.73
History of Universe
QUANTUM
GRAVITY
END OF
GRAND
UNIFICATION
● Supergravity?
● Ex Dim?
● Supersymmetry?
● Superstrings?
END OF
ELECTROWEAK
UNIFICATION
1025 K
1020 K
1015 K
1018 GeV 1015 GeV 1012 GeV 109 GeV 106 GeV 1TeV
Rest Energy
of Flea
KE of
Sprinter
● Formation
of Atoms
● Formation of ● Decoupling of ● End of SUSY? Quark Hadron
Structure begins
Matter and
Transition
Big Bang
Nucleosynthesis
● Origin of MatterAntimatter Symmetry
● Monploles
● Inflation
1030 K
MATTER
DOMINATION
Highest energy
Cosmic rays
CM Energy
of LHC
1010 K
1GeV
105 K
1MeV
1keV
Nuclear Binding
Energy
1K
1eV
1meV
Atomic
Binding Energy
1
103 106 109 Years
1042s 10-36s 10-30s 10-24s 10-18s 10-12s 10-6 s 1sec 106 s 1012 s 1018s
Leptons
&
Quarks
Gauge
Bosons
Photons
 e    
      
 e    
 u  c  t 
   
 d  s  b 
GLUONS
W , Z
X,Y, .....

 
e
n, p


H ,D ,
3
He ,
4
He ,
7
Li , e
2K  bkgd
H , D,
3
He,
4
He,
7
Li
R(matter/radiation)=5x10-10
3K CMB
from E. Kolb and M. Turner p.73
History of Universe
QUANTUM
GRAVITY
END OF
GRAND
UNIFICATION
● Supergravity?
● Ex Dim?
● Supersymmetry?
● Superstrings?
END OF
ELECTROWEAK
UNIFICATION
1025 K
1020 K
1015 K
1018 GeV 1015 GeV 1012 GeV 109 GeV 106 GeV 1TeV
Rest Energy
of Flea
KE of
Sprinter
● Formation
of Atoms
● Formation of ● Decoupling of ● End of SUSY? Quark Hadron
Structure begins
Matter and
Transition
Big Bang
Nucleosynthesis
● Origin of MatterAntimatter Symmetry
● Monploles
● Inflation
1030 K
MATTER
DOMINATION
Highest energy
Cosmic rays
CM Energy
of LHC
1010 K
1GeV
105 K
1MeV
1keV
Nuclear Binding
Energy
1K
1eV
1meV
Atomic
Binding Energy
1
103 106 109 Years
1042s 10-36s 10-30s 10-24s 10-18s 10-12s 10-6 s 1sec 106 s 1012 s 1018s
Leptons
&
Quarks
Gauge
Bosons
Photons
 e    
      
 e    
 u  c  t 
   
 d  s  b 
GLUONS
W , Z
X,Y, .....

LHC陽子衝突実験のカバーする範囲
 
e
n, p


H ,D ,
3
He ,
4
He ,
7
Li , e
2K  bkgd
H , D,
3
He,
4
He,
7
Li
R(matter/radiation)=5x10-10
3K CMB
from E. Kolb and M. Turner p.73
History of Universe
QUANTUM
GRAVITY
END OF
GRAND
UNIFICATION
● Supergravity?
● Ex Dim?
● Supersymmetry?
● Superstrings?
END OF
ELECTROWEAK
UNIFICATION
1025 K
1020 K
1015 K
1018 GeV 1015 GeV 1012 GeV 109 GeV 106 GeV 1TeV
Rest Energy
of Flea
KE of
Sprinter
● Formation
of Atoms
● Formation of ● Decoupling of ● End of SUSY? Quark Hadron
Structure begins
Matter and
Transition
Big Bang
Nucleosynthesis
● Origin of MatterAntimatter Symmetry
● Monploles
● Inflation
1030 K
MATTER
DOMINATION
Highest energy
Cosmic rays
CM Energy
of LHC
1010 K
1GeV
105 K
1MeV
1keV
Nuclear Binding
Energy
1K
1eV
1meV
Atomic
Binding Energy
1
103 106 109 Years
1042s 10-36s 10-30s 10-24s 10-18s 10-12s 10-6 s 1sec 106 s 1012 s 1018s
Leptons
&
Quarks
Gauge
Bosons
Photons
 e    
      
 e    
 u  c  t 
   
 d  s  b 
GLUONS
W , Z
X,Y, .....

 
e
n, p


H ,D ,
3
He ,
4
He ,
7
Li , e
2K  bkgd
H , D,
3
He,
4
He,
7
Li
R(matter/radiation)=5x10-10
3K CMB
ALICE実験の研究領域
1869
メンデレーフの周期律表
基本粒子の数
67
(1869年)
12
(1995年)
1
(2xxx年)
1995
現在の周期律表： 標準モデル
12
４つの力（相互作用）
全ての力はゲージ粒子の交換に
よって引き起こされる。
相互作用:
ゲージ粒子:
スピン:
強い力
グルーオン
1
電磁磁気力
光子
1
ゲージ粒子
弱い力
Ｗ,Ｚボゾン
1
標準モデル
（ゲージ変換不変な量子場理論に基づく）
重力
グラビトン
2
13
根 源 的 な 問 題
Ｑ1： 発散の困難をどう回避するか？
高次の量子効果を足し合わせてせると
計算結果が無限大になる。
Ｑ2：なぜ裸のクォークは見つからないのか？
私の大学院での最初の実験は宇宙線に中に
1/3e,2/3eの電荷をもった粒子を探す実験
だった（1967年）。裸のクォークは見つけ
られなかった。しかし核子は３個のクォーク
からなっていることは分かっている。
Ｑ3：なぜ W, Z とクォーク/レプトンは質量をもつのか？
陽子
中性子
パリティ非保存の発見(1957)→弱い相互作用は左右非対称である。
しかしゲージ不変であるためには、粒子に質量があってはならない。
実験から mW～81 GeV, mZ～91GeV, mt～172 GeV, me＝0.55 MeV。
（注：ゲージ不変性がないと発散の困難を回避できない。）
夫々の問題の解決者にはノーベル物理学賞が授与された!
14
Ｑ1の解決 : 量子電磁力学（QED）の成功
1940年代に朝永らによってくりこみ理論
（renormalization method)が開発された。裸の
質量や電荷を再定義し直すことによって、相互
作用の振幅が高エネルギーや高い次数の計
算でも取り扱いできるようになり、高精度の計
算が可能になった。
例：電子の異常磁気能率:
g2
ae 
 0.00115965218085　(exp.)
2
 0.00115965218870(theory)
QEDがくりこみ可能なのは、QED理論が局所
ゲージ不変であるからである。
朝永
1965
Feynmann Schwingers
"for their fundamental work in
quantum electrodynamics, with
deep-ploughing consequences
for the physics of elementary
particles”
局所ゲージ不変
h
(x1 y1 z1)
x
(x3 y3 z3)
(x2 y2 z2)
任意の時点で内部座標を任意の
位相回転しても理論は変わらない。
理論は局所ゲージ不変であること。
 ( x)  eiq ( x) ( x)
15
Ｑ2の解決： QCD (量子色力学)の成功
• クォークは３種のカラー荷電を持つ。
• グルーオンは強い力を媒介するゲージ
粒子で８種のカラー荷電を持つ。
• 素粒子（π,p, n…)はカラーを持たない。
D. Gross
• 漸近自由：力はゴム紐のように近くて弱
く遠くなると強くなる。
2004
H.D. Politzer
F. Wilczek
"for the discovery of asymptotic
freedom in the theory of the
strong interaction"
エネルギーを与えて素粒子内の２つのクォークを
引き離そうとすると、途中でクォーク・反クォーク対
が真空から作られて２つの素粒子に分裂する。エ
ネルギー的にその状態の方が低いからである。
16
Ｑ3の解決： Glashow-Weinberg-Salam モデルの成功
• 高エネルギーでは電弱対称性 SU(2)L と弱
ハイパー荷電対称性 U(1)Y が存在する。
• 低エネルギーではヒッグス場の存在によりそ
れらの対称性が自発的に破れて、３つの
ゲージ粒子は３つのヒッグス場を食べて質量
を持つ。混合の結果電磁場 U(1)EM が残る。
S. Glashow
• 少なくとも一つのヒッグス粒子が存在する。
• クォーク・レプトンも質量を持つことが可能。
1979
S. Weinberg
A. Salam
"for their contributions to the theory of the
unified weak and electromagnetic interaction
between elementary particles, including, inter
alia, the prediction of the weak neutral
current"
４つのゲージ粒子
SU(2)L
×
U(1)Y
1
W
2
W
W
3
B
m=0 m=0
m=0 m=0
m=0 m=0m=0
m=0
自発的
対称性
の破れ
(Higgs機構）
1
2
3
４つのヒッグス粒子
4
_
0
W W Z
m80W 80m W 91m Zm=0m=0
+
GeV
GeV
U(1)EM
GeV
mmHH=??

V
2
V
2
17
Glashow-Weinberg-Salam モデル

  

2
2
1
1
L  L i  D L  R i  D R  W  W  B B  D    2†   †  Ge R †L  L R
4
4
 
 
1
where D     ig2W   ig1 BY , B   B    B , L   e  , R  eR
2
2
 e L

SU(2)L :
 
i  ( x)
L e 2 L,




1
R  R, W W    ( x)   ( x) W , B  B
g2


1
U(1)Y : L  ei ( x)Y L, R  ei ( x)Y R, W W , B  B     ( x)
g1
 Z   cosW  sin W W3 
 ,
   
 A  sin W cosW  B 
g2 
e
e
, g1 
sinW
cosW
after Supontaneous SymmetryBreaking: SU (2) L U (1)Y  U (1)Q , ( x) 

1  0 

　2   h( x) 

1
g22
4h3 h4 
2 1 2  
2 1
2 1
2 2 1 2 2
L  h  g2W W   h 
ZZ  h   2 h    1  3  4   Gee e  Gehe e
2
4
8 cos2 W
2
4
  

m
1
1 g2
therefore　mW  g2, mZ 
  W , mH  2 , me  Ge,  
2
2 cosW
cosW
[1] S. Wenberg, Phys. Rev. Lett. 19 (1967) 1264
18
1
 246 GeV
2GF
GWS モデルの確証
理論的には
• 1971年：ト・フーフトがGWSモデルがくりこみ可能であ
ることを証明した。
D ‘t Hooft
GWSモデルの実験による検証
• 1973年：CERNで中性カレントの存在が検証された。
1999
M. Veltman
"for elucidating the
quantum structure of
electroweak interactions
in physics"
• 1978年：SLACの偏極電子ビーム散乱実験によって
γ-Z の干渉効果を確認した。
ヒッグス機構は少なくとも３人が提案
1964年に何人かの理論屋が、自己結合をもつスカ
ラー場の存在の下で、自発的対称性の破れが起こ
ると、質量=0だったゲージ粒子が質量を持つことを
指摘した。
R. Brout
F. Englert
P. Higgs
WeinbergとSalamはこの発見を弱い相互作用に適
用した。
19
ヒッグス場による質量（重さ）の獲得
・ W/Zやクォーク・レプトンは、ヒッグス場との相互作用のため、
運動にブレーキがかかり、それは質量を得たとみなすことがで
きる。光はヒッグス場と結びつかないので質量=0である。
現実の世界
真空の対称性がある場合
光速
光速
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
光速よりも遅い
レプトン
光
光速
ヒッグス場の海
自発的対称性の破
れ
20
標準モデルの予言能力
電子陽電子消滅によるハドロン生成の断面積
標準モデル
標準モデルは1 eVから1千億 eVレベルまでの広いエネルギー範囲を非常
に高い精度で記述する。標準モデルに反する事象はまだ発見されていな
い（暗黒物質を除いて）
21
現在の周期律表：標準モデル
mgluon  0
m  0
mW  80 GeV
mZ  91GeV
ヒッグス粒子のみが未発見。
他はすべて２０世紀に発見された。
22
標準ヒッグス粒子の性質
• （実に不思議なことに）ヒッグス粒子の質量 mH は
フリーパラメータで標準モデルは予言しない。たぶ
ん100～1000 GeVの間であろう。
• LEP実験での直接探索
 mH > 114.4 GeV
• テバトロンでの直接探索  mH ≠ 170 GeV
• 量子補正による間接測定  mH < 144 GeV
黄＝直接測定で除外された領域
青＝標準モデルの測定量から量子補
正を通じて推定されたヒッグス粒
子の質量の確率（χ2）分布。
LHC/ATLASでのヒッグスイベント:
pp→H→ZZ→μ+μ-μ+μ-(黄色の線).
23
LHC 加速器と主実験装置
超伝導マグネットの温
度を色で示している。
全周1.9K。
ALICE
CMS
トンネル周長
26.6 km
陽子・陽子衝突
7+7 TeV
ルミノシティ
1034 cm-2s-1
重イオン衝突（Pb+Pb）
5.5 TeV
主ダイポール電磁石
8.33T, 1232
LHCb
ATLAS
24
加速器の主要素は超伝導電磁石
計1232 台の超伝導ダイポール電磁石
がビームを曲げる。
2-in-1 型
冷却温度： 1.9K
磁場強さ： 8.33 テスラ
25
Video: Construction of LHC
(magnetToRing.wmv)
26
ATLAS : アトラス国際協力実験
・ 14 TeVの陽子・陽子衝突を測定し、ヒッグス粒子や超対称性粒子などの発見と測定を行う。
・ ３７か国から約２２００人の研究者が参加。日本はKEK・東大・神戸大など１５研究機関約100名。
・ 各国は担当検出器を国で製作し、CERNへ持込み据付・組立を行い測定器として一体化した。
・ 日本はミューオントリガー検出器、シリコン検出器、超伝導ソレノイドを製作した。トリガーおよび
データー解析にも参加している。
ミューオントリガー検出器
超伝導ソレノイド
シリコン飛跡検出器
日本による建設担当部分
27
建設中のアトラス実験装置 2005年11月
28
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)
1200台のチェンバーをKEK
で製造(2000-2004)
32万チャンネルの
電子回路をKEKで
設計・製造した。
神戸大で全数を宇
宙線で検査
CERN地上でのセクター
組立 (2005-2007)
地下実験ホールでの総合組立完成
(2006-2008）
29
写真①：地下ではTGCは壁構造を利用して順
次結合されてビッグホイールに組み上げられた。
写真②：ビッグホイール下部での作業中の日本人研究
者
写真③：地上アトラスコントロール室で、日本など
からの研究者が地下の装置の運転を制御する。
写真④：2007年秋の試運転で、TGCミューオントリガー装
置を通過した宇宙線ミューオンが始めて観測された。30
アトラスシリコン半導体飛跡検出器
2600台のうち980台を日本で製造。
広島大（大杉）はセンサー開発に寄与。
KEKでは１ミクロン精度の組立て台を開発
組立中のアトラスシリコン飛跡検出器
31
アトラス実験装置の建設ムービーショット
32
ALICE：アリス 国際協力実験
• L3マグネットの中に設置した大型TPCで1000を越える飛跡を観測する
• 31カ国から約1000名の参加。日本からは広島大・東京大・筑波大が参加し主にフォ
トン検出器を担当。計算機センターを広島大に設置し解析も進める。
建設中のALICE実験装置
33
LHC アリス実験の目指す物理
• 鉛イオン（208Pb82+）ビームを核子当たり 2.76TeV まで加速し衝突させる。
• sNN 5.5 TeV = 28×RHIC =320×SPS = 1000×AGS
• RHIC実験などで発見された原子核特有の現象のジェットの抑制と形状変化、J/ψ生成
の抑制や完全流体的集団運動などをより高いエネルギーで観測する。
• 物理はビッグバン誕生後10-6秒付近でのクォーク→ハドロン遷移の領域に相当する。
34
アリス実験の日本グループ：活動のスナップショット
CERNで作業中の広島大
などからの日本メンバー
広島大に設置されたTier-2計算機システム
35
First beam in the LHC 10 Sep. 2008
BBCによる世界同時生中継のもと、450 GeVの陽子ビームがテ
スト開始後わずか 50 分でLHCリングの一周に成功した。
36
37
CMS
開始後５０分後に
ビームスクリーンに
は入射ビームと一
周したビームが同時
に映し出された！
ビームの軌道は各所のビーム位置
モニターで測定され、直ちに次の
ビーム入射で軌道が修正された。
ALICE
ATLAS
LHCb
38
2008年9月19日：LHCヘリウム大量漏れ事故
• ９日後、LHC加速器セクターの通電テスト
中に、６トンのヘリウムがトンネル内に漏れ
出す事故があった。
・ (１万ヵ所のうちの)１つのマグネット間の超
伝導ケーブル接続部分が溶けだし、気化
したヘリウムの圧力で数十台のマグネット
が変形したり移動した。
• 53台のマグネットが地上に運び出され修
理が進んでいる。
溶解したと同じケーブ
ル接続部の写真
• 事故原因を調査し、安全対策とより感度の
高い予知システムを準備している。
• ビームは2009年9月に再開され、5+5 TeV
の物理運転を2010年秋まで続ける。
気化したヘリウムの圧力によっ
てマグネットが動いた。
39
LHCでのヒッグス粒子探索
• 質量 mH の関数としてヒッグス粒子の生成
断面積や崩壊過程はよく予言できる。
• ヒッグス粒子の発見チャンネルは数種類あ
り mH の領域にかなり依存する。
H  
H  Z Z       
H  W W      ,  j j
H  
H→ チャンネルの模擬解析結果。L=1fb-1
で縦軸の数がイベント数に相当する。
2012(?)
2011(?)
• データ収集は2009年10月に始まる。２－３
年で114～1,000 GeVの全領域で発見が可
能になる。
2010 (?)
100
200
500
1,000 mH (GeV)
赤：5s の信頼度での発見ライン
青：95%の信頼度で排除できる範囲。
40
階 層 性 問 題
• 次の新しい物理がプランクスケール(1019 GeV)
までないとき、ヒッグス粒子の質量 mH は大きな
量子補正を受けて（スカラー粒子なので）
mH =
200 GeV
dmH
= 1,000,000,000,000,000,000 GeV
これは非常に不自然である（階層性問題）。
eR
H
H
eL
2


y
dm  e 2  22cutoff  6me2 lncutoff / me   .....
16
2
H
mH に対する量子補正の式
~e , ~e
R L
問題解決策 その① : 超対称性粒子の導入
ヒッグスの２次発散の項を超対称性（SUSY）
粒子で正確にキャンセルすることができる。
H
dmH2 
H


y e~
22cutoff  4m2e~ lncutoff / m e~   .....
2
16
問題解決策 その② : 大きな余剰次元の導入
新しい物理が1～10 TeVに存在する。
SUSY粒子によるmHに対する量子補正
41
SUSY (超対称性）粒子
フェルミオン（半整数スピン）とボゾン（整数スピン）の交換の対称性
d (spin)  
1
2
SUSY粒子はまだ１個も見つかってない  SUSYはソフトに破れているモデル
42
Running couplings （走る結合変数）
・ 相互作用の強さ（結合変数）は真空偏極により
エネルギースケール（距離）と共に変化する。
・ QED : 遮蔽効果 高エネルギーで強くなる
 EM (q2 ) 
 EM (0 )
 EM (0 )  q2 
1 N
ln 2
 0 
3
 
, N  n  3
+
-
+
2
 qquark
quark
QEDでは真空偏極で
電荷がより隠される。
・ QCD: 反遮蔽効果 高エネルギーで弱くなる
3 (02 )
 3 (q ) 
 q2 
3 (02 )
2n f  33ln 2 
1
12
 0 
2
グルーオンの自己結合のため
gluon
quark
q
gluonとquark
の雲
QCD ではカラー電荷が真空偏極
で増幅される （nq < 33/2）
43
３つの相互作用の大統一の可能性
もし 1 TeV付近に超対称性粒子が存在すれば、３つの相互作用の
強さは2x1016 GeV で１点に交わる!! ー＞大統一の可能性が出てきた。
note: based on RGE equations given by U. Amaldi et al., Phys. Lett. B260(1991)447.
data for 1/1 are scaled from 1/EM by 3/5*cos2W
44
暗黒物質 Dark Matter
銀河の回転速度
重力レンズ効果を
用いた暗黒物質観
測の３次元マップ
銀河クラスターの運動
標準モデルは我々の宇
宙の４％のみの範囲しか
記述していない！！
３°Ｋ宇宙背景輻射
銀河クラスター同士の衝
突で暗黒物質（青）が分
離された様子
45
膨張する宇宙の熱力学 ：冷たい暗黒物質シナリオ
dn
2 
 3Hn   s A v n2  nEQ


dt
DM h2  0.1
m ~ 0.1 ~ 1 TeV, sv ~ 1 pb
LHCの到達できる範囲 !!
暗黒物質の
有力候補
ニュートラリー
ノ
未発見
46
~
g
LHCのSUSY粒子探索
• R パリティ保存則：
R   1
3B L2 S
標準モデル粒子 R=+1
SUSY粒子
R=-1
LSP (lightest supersymmetric particle) は
中性で安定、物質と相互作用しない→暗黒
物質のよい候補！！
p
p
u
u
q
~
g
g
q
~10
(LSP)
LHCでのSUSY 粒子生成過程
• LHC実験ではLSP が測定器から抜け、大き
な横エネルギーEtの消失が起こる。１年の
LHC実験で 1 TeV領域まで探索できる。
• まとめ：SUSY粒子が1 TeVにあると
① 階層性問題が解決する.
② 大統一の可能性が高まる.
③ 暗黒物質が同定できる.
CMS実験でのSUSY粒子生成
シミュレーション
47
階層性問題解決への新しいアプローチ
大きな余剰次元モデル
電弱スケール
1016
Planckスケール
4+2余剰次元の重力
重力は大きな次元のバルクにも広
がるが、標準モデルの粒子は４次
元ブレーンに閉じ込められている。
エネルギースケール
48
ま と め
• W, Z粒子、クォーク・レプトンの質量があるためには、ヒッグス場の自発
的対称性の破れが起こらなくてはならない。ヒッグス粒子が存在する。
• LHC加速器と４つの実験装置 ALICE ATLAS CMS LHCb は建設が完成
した。昨年９月に450 GeVの陽子ビームの周回に成功した。
• ヒッグス粒子や超対称性粒子は２～３年ほどの運転で発見が可能にな
る。鉛イオンの衝突でクォークグルーオン状態を探索できる。
• もし超対称性粒子が見つかれば、階層性問題は解決し、大統一が可能
になり、暗黒物質の有力候補が見つかる。
• LHCでのｐｐ衝突の実験は、 ビッグバンから10-11 ～10-38 秒での物理に
相当する。重イオン衝突の実験は10-11 ～10-5秒でのクォーク核子遷移
の物理を解明できる。
49
LHCでビッグバンから 10-12 秒までにさかのぼる。
50