501121■談話室

CERN Summer Student Programme 2023 参加報告
京都大学 理学研究科

岡 﨑 凜 大 郎
okazaki.rintaro.47a@st.kyoto-u.ac.jp
2023 年（令和 5 年）10 月 18 日

1

はじめに用検出器である。様々な粒子を検出するために多様な種類の検出器が何層にも重ねられている。 その中でも内部飛跡

CERN Summer Student Programme は夏期の約二か月

検出器は最も衝突点に近い検出器であり，これを用いるこ間，世界中から理学や工学を専攻する学生が CERN に滞とで衝突で生成された荷電粒子を追跡することができる。

在し，講義の聴講や配属先の supervisor の指導の下で研究を行うものである。
私は 2023 年 6 月 26 日から同年 8 月 25 日までの9 週間にわたって滞在し，supervisor である Abhishek
Sharma 氏の指導のもとで，ATLAS 実験の内部飛跡検出器に携わるプロジェクトに参加した。

2

活動内容

2.1 講義私が Summer Student Programme に参加した 6 月末
からの約一か月間，午前中は main building の講義室でsummer student 全員を対象とした講義が毎日開かれた。

図 1

ATLAS 内部飛跡検出器の配置予定図[1]

内容は素粒子物理学の初歩から超弦理論の入門，更にはCERN が将来的に建設する予定の次世代型円形加速器につ今回私が担当したのはその中でもシリコンピクセル検出いてまで，非常に幅広い範囲の講義を聴講することができ器である。図 1 の赤色の領域 (0 < z < 1250，0 < R < 300)

た。また，講義の終わりの 10 分程度は Q&A の時間が用に配置されており，荷電粒子の通過時に発生した電子-正孔意されていたのだが学生からの質問が非常に多く，司会者対を高電圧によって検出する。

が止めないと予定の時間を超過してしまう程であった。

検出器は主に実際の検出部となるシリコンセンサー，信号処理をするフロントエンド回路の ASIC，データ送信や2.2 施設見学
滞在期間中には何度か実際の研究施設を見て回るツアー

電力分配を行うフレキシブル基板の 3 種類のパーツから構成される。

が開催され，ATLAS の control room や Anti-matter

LHC は 2025 年の終わりからビーム輝度の強化を目的

factory を見学することができた。 参加者は実物を目の前とする改造がされる計画となっている。 それに応じてにして実験の目的やその手法などを聞いた。他にも CERNATLAS のアップグレードも行われ，シリコンピクセル検で最初に作られた加速器である synchrocyclotron や実験出器も高輝度に対応したものへと交換されることとなる。

データが保存されている data center を見学する機会もあ

私は主にこの検出モジュールの組み立て，およびそれらをり，素粒子物理の発展は技術的な進歩と共にあることを改実装可能にするための調整を担当した。

めて実感できた。
2.3.2

2.3 研究2.3.1

概要

ATLAS 検出器は LHC のビーム衝突点の一つにおいて陽子-陽子衝突によって生成された粒子を検出するための汎Reception test

実際にモジュールを組み立てる前に，CERN に到着したパーツが規定を満たしているのかを確認する必要がある。
したがって外傷の確認や 3 次元形状測定，電気的な測定をReception test として行った。

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は図 3 の通りであり，電圧をか るにしたがって 電の非 形的な応 が見 る。
2.3.3
Reception test 終の bare module とシリコンセンサーはそれ れ専用のを用いて 着される。 着にはエキシである Araldite を用いる。

module と基板をAraldite を定した

し 2 つのに bareンシルを用いてそのを組みわしていた高さにねじを って 定する。

，に前に調整が 化するには 8 時間程度 たなくてはならないため，その間はを用いて他のモジュールを組み立てることが 可能となる。
この 機時間が大造という では非常に トル ックとなっており，これを改 さ るためにを用意する必要があるだ う。
着が図 2

した ，モジュールはフロントエンド回路と基板を電気的にのする wire bonding のために 室にられる。Wire bond されたモジュールは衝 に対して非形状測定は KEYENCEの VR-5000 を用い， パー

常に いため，bondingは外部とのデータと電力の送ツの高さを計測し， ッピングすることで確認した。
図 2 は信用の ーブルを装着したの に専用の保 フレームにbare module と定され，さらにれる，シリコンセンサーと ASIC のフロントエンド回路がされたパーツの測定である。

時には専用のキ リー ー にされる。

部と下部に約 10µm だ 他の領域よりも高くなっているがあるが，これは 容範囲内であるため，そのまま行となった。

2.3.
モジュールの組み立てがした は，モジュールが正常に 作するかの 験を行う。 験は図 4 のような装置に定して実施され， 種 キ ン び ュー ングによってモジュール内の ピクセルが正常に 作しているかを確認できる。ピクセルに 常が見られた
ブル基板の 造時のにも，フレキシに 来するものは モジュールの設定を 更することによって正常に 作する可能 がある。
それらの調整を行ったう

でも改しないは 1 モ

ジュール当たり 4 つあるフロントエンドの内の 当部が化される。

図 3

最のの定に bare module にに発生する 電 を的に高電圧をか ，その際に測定した。これは，シリコン検出器が 用時に高電圧をか て信号を電 として発生さる 組みであるので， 応が い時でもどれ どの電が れているのかを る必要があるためである。 キ ン

図 4置

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ことが かった情報分野の技術などに興味を持つ いきっ全ての工程が終 した ，
実際にモジュールを ATLAS に設置する installation

ームに き される。今回 造されたモジュールは らの実装用のが強いようだ。

か になった。
今 は，他分野の学生も参加できるようにすることによって物理学専攻以外の学生にとっても実りのある 験を提供する になって欲しいと う。

活
CERN での日常は基 的に に作
時にを りつつ他の summer student

レ ト ンへ行きとへ行き， や 15を りつつ 17 時 まで作 をし，その はしたりして るまでの時間を過 すといったものであった。その中でも講義や visit がある

京都大学の田島先生，KEK の花垣和則先生にはプ

ログ ムに応募する際に推薦状を書いていただきました。また，KEK務室の有様，橋様には航準備や滞在中にサ ートいただきました。Supervisor の Sharma 氏には，そ らには実験装置の い 等の研究関連の 以外にも CERN でに最初の 3 週間は研究の進行 法や研究室での過 し力のおかげ CERN 滞在は私にとってとても有意義なもの出 していた。の生活などのアドバを technical student として CERN に れていた ルを頂きました。多くの 々の 助となりました， 当にありがとう ざいました。

ェー の Marianne にてもらった。

であると同時に， きであった。研究中ので私お めのてく1 Technical design report for the atlas inner tracker

れたので，私の 日は非常に 実したものとなった。ある

pixel detector. technical report cern-lhcc2017- 021. at-

時にはそれ れの出

las-tdr-030，cern，geneva，sep 2017

が週末に れるなく，的なをットをについて，など多は れる先や 化だ でみ入ったについて意見を交換することさ あった。

今回，このプログ ムに参加して感じたことはるコ ューシ ンが 何に大 であるのかという点である。私は 分ののような力に 信がある だったのだが，そは滞在開をリアルタにかれた。 に 分でムで一から作らなくてはならない

speaking は他の の summer student と分がによたい内容にうど当てはまるいのである。これからも 外の との交 がてした。

が出てこなに こることが 定されるので，ア トプットの研 は る きではないと改めて った。
また，CERN での生活を通じて私が関わった学生は，の 化や歴史について詳しい者が多かった。高校の 理選択を境に歴史から距離を置いていた私にとっては驚くきことであり，同時にの 化・歴史への 関心は恥ずきことであることを い った。今 はもう し歴史に触れる機会を作ってみようと う。

日の プログ ムへの参加は素粒子・原子核分野 の学生からのみであったが，他 の学生の中には工学を専攻する者も散見された。 らとの交 は，私が今まで触れる