ILC : 宇宙を創るタイムマシン

ILC メディア勉強会 2022/1/12
村山斉（ILC 国際推進チーム 物理・検出器研究部会長)
UC Berkeley, Lawrence Berkeley Natl Lab, 東大 Kavli IPMU

37万

加速器

ν

ν

ǎʣʽĜʠ˂ʦ
GeV

10 2
10 - 4 s

GeV

3x
3 x - 10 5y
10 10

E = Energy of photons (units GeV = 1.6 x 10 -10 joules)

t=

t=

E=

t = Time (seconds, years)

E=

Ge
V

1 10 - 1 0 4s

ǎᅣ๝ા
ʰ˂ɾʸ

=

t=

ᅣા

E

Ge
V

E t=
= 10 - 10
10 2 sµKey￼

ビッグバンでは H:He ~ 3:1
quark

g

gluon

e

electronν

neutrinoZW

bosonsion

観測とよく合う！
qq

meson

atom

star

galaxy

2

ν

GeV

qq

13 .
8x 9
2.3
x1 - 13 10 y
0

ν

µ

ν

t=

e

ǎᅣ๝
ʰ˂ɾʸ

e

E=

e

qq
q

ν

望遠鏡

GeV

ν

τ

ᅣા

10 - 12

g

g

10 9
y

τ

τ

ǎʣʽĜ

ν

E=

q

ν

e

NUCLEI FORM

eV

ν

µ

W

ν

e

Z

NUCLEONS FORMS
POSS
IBLE DARK MATTER RELIC

e

ν

qq
q

µ

τ

1
0 1 6 0 - 36
s
G

年

１秒

Siz

年

TODAY

erse
v
i
n
u
e
l
ib
e of vis

ILC

t= 1
=
E

3分

分の
ビッグ
バン

Structureformation

Cosmic Microwave
Background radiation
is visiblet=

１兆

宇宙の始まりを明らかに！

q

q

138億

Dark energy
accelerated
expansion

￼

標準理論
ヒッグス

クォーク

レプトン
力の粒子
©Particle Fever3素粒子物理学• 日本は世界的に大きな貢献• ノーベル賞• 湯川秀樹 (1949) 強い力を伝えるパイ中間子を予言• 朝永振一郎 (1965) 量子電気力学のくりこみ理論• 小柴昌俊 (2002) ニュートリの天文学を開拓• 南部陽一郎 (2008) 自発的対称性の破れの理論• 小林誠、益川敏英 (2008) 物質と反物質の違いの理論• 梶田隆章 (2015) ニュートリノの質量の発見• これからは標準理論を超える時代

なぜ標準理論を超えるか？
• 標準理論では説明できない謎• ニュートリノの質量 (1998)• ダークマター (2003)• ダークエネルギー (1998)• インフレーション (2015)• 消えた反物質 (2015)• 理論的な予想• ヒッグス粒子が突破口に• ダークエネルギーもインフレーションもヒッグスの仲間

原子
ダークマター
ダークエネルギーリニアコライダー• 1960年代から「いずれはリニア」• 円形だと、加速した高エネルギーの粒子を曲げる必要• 曲げるたびに光をだして減速• 加速どころか、エネルギーを維持するために電力• 線形だとエネルギーを失わない「グリーン」な加速器• 1980年代に超伝導加速器空洞の開発を開発• 以来10倍以上のコストダウン• 技術はやっと約10年前に確立• 当初は 1500 GeV がサイエンスに必要と見積もり• ヒッグスが見つかってエネルギーは 250 GeV に照準• 技術とサイエンスの目標がそろった！

加速器実験
E=mc2

宇宙に満ちるヒッグス粒子• 全ての素粒子を光速から遅らす• これがないと私達の体は10億分
素粒子論入門Part 2 ヒッグス粒子①の一秒でバラバラに

宇宙のあらゆる場所，あなたの眼の前にすら，「ヒッグス粒子」が満ちている

●●●●
●●●

• 宇宙に秩序を作った• 一体なんだ？？

素粒子物理学の標準モデルでは，もう一つ未発見の素粒子

真空に満ちたヒッグス粒子の存在が予言されています。それが「ヒッグス粒子」です。
標準モデルによると，宇宙空間のあらゆる場所，真空や物質の内部にさえ，ヒッグス粒子が満ちていると言います＊。

★

魚が周囲に満ちている水の存在に気づかないであろうよう

まだ調べ始めたばかり★

に，ヒッグス粒子はあらゆる場所に満ちているため，私たちはその存在に気づいていないのです。

ヒッグス粒子は，あらゆる素粒子の「重さ（質量）」を生みだす源だと考えられています。標準モデルによると，本来，量とは，「物体の動かしにくさ」（より正確には「加速のしに小さな力でも，いきおいよく動かすことができます。しかし質量の大きな（重い）砲丸は，大きな力を加えないと，いき
おいよく投げることはできません。
ヒッグス粒子が空間に満ちているため，素粒子が動こうとすると，ヒッグス粒子と衝突してしまうことがあります。これを素粒子の質量，すなわち，動かしにくさの起源だと考えるわけです。質量が大きい（重い）素粒子ほど，ヒッグス粒
ひんぱん

子と頻繁にぶつかることになります。

ヒッグス粒子がなかったら，私たちは存在できない
一方，光子のような質量ゼロの素粒子は，ヒッグス粒子と

★

★

★
★

★

あらゆる素粒子は質量がゼロだと考えられているのです。質くさ」）を意味します。質量の小さな（軽い）ピンポン球は，

電子

★

★

W

ウィークボソン（Ｗ粒子）

★

★
光子

γ

なぜ気付かない？
• 空気のような存在• 昔の人は空気の存在を知らなかった• 動き＝風があると分かる• しかしぎっちり詰まった

ヒッグスに動きを作るのはムリ• ごつんと叩き出す

スピン©スタジオジブリ• 素粒子は永遠に回るこま• 電子、光子、クォーク、...
• 今まで見つかった素粒子は全て回る• ヒッグスだけがスピンがない• のっぺらぼう！
• 村山：「ヒッグスレス理論」• これだけか？兄弟・親戚がいるのか？
• もしかして異次元を回っているのか？
• 素粒子ではなく複合粒子か？
• そもそもなぜ宇宙に凍り付いた？

ヒッグス粒子は異次元を回る？

リニアコライダー

Huge effortsZÆ
overȝȝlast months to prepare for high lumi and pile-up expected in 2012:
 optimized trigger and offline algorithms (tracking, calo noise treatment, physics objects)
Æ mitigate impact of pile-up on CPU, rates, efficiency, identification, resolution
 in spite of x2 larger CPU/event and event size Æ we do not request additional computing
resources (optimized computing model, increased fraction of fast simulation, etc.)

p

p

LHC

ILC

+
e

e

37

一匹狼？ (標準理論)
兄弟親戚? (超対称性)

Deviation from SM

ヒッグスの正体は？

素粒子でない?（複合理論）
Lumi 1920 fb-1, sqrt(s) = 250 GeV
Lumi 2670 fb-1, sqrt(s) = 500 GeV

15 %Standard Model

c

τ

b

t

W

Z

10 %
5%
0%
-5 %

一匹狼？

-10 %

15 %

MSSM (tanβ = 5, MA = 700 GeV)

c

τ

b

t

W

10 %
5%
0%
-5 %

兄弟親戚？

Z

Deviation from SM

Deviation from SM

-15 %
15 %

MCHM5 (f = 1.5 TeV)

c
10 %
5%
0%
-5 %

-10 %

-10 %

-15 %

-15 %

τ

b

t

W

Z

素粒子でない？

窓
標準理論
暗黒
世界

H 0† H 0 H † H

ヒッグス

物質粒子

, plot for direct searches

ヒッグス粒子がn be translated to-nucleon plane
暗黒物質への窓？
σWIMP-nucleon [cm2]arXiv:1708.02245

'0

T

T

−39

10 :

+

T

'0

35/   

3DQGD;
35/   

'DUN6LGH
35/   

/8;
35/   

'DUN6LGH$UJR SURM
'DUN6LGH$UJR (3368 VXEPLVVLRQ'$5:,1 SURM
-&$3   +//+& %5

GD;
3DQ

/8;

+LJJV 33* DU;LY

+//+&/+H& %5+LJJV 33* DU;LY

&(3& )&&HH  ,/& %5

7
21
1
;(

m6, rQXFOHRQ >FP@

地下実験の制限10−41;(1217

B inv < 0.11

s = 13 TeV, 139 fb-1

All limits at 90% CL:

T

ATLAS Preliminary

Higgs Portal
Scalar WIMP

−43
*UDQDGD 0D\ 
103UHOLPLQDU\<DarkSide-50

35/   

GD;
Q
D
3

10

<

/8;

<

+//+& %5

+LJJV 33* DU;LY

10 HL-LHC
1
10
<

+//+&/+H& %5

−47

10−47

+LJJV 33* DU;LY

&(3& )&&HH  ,/& %5

103

102

<



'$5:,1 SURM

mWIMP [GeV]

ILC



+LJJV 3RUWDO PRGHO'LUHFW VHDUFKHV 0DMRUDQD '0&ROOLGHU OLPLWV DW  &/ GLUHFW GHWHFWLRQ OLPLWV DW  &/

<





Pr >*H9@







4
10
)&&HHHKKK %5+LJJV 33* DU;LY

'DUN6LGH$UJR SURMWV DW  &/10−45'DUN6LGH$UJR SURM

-&$3   

<

RM

35/   

'$5:,1 SURM

17
12
(
;

)&&HHHKKK %5

HL-LHCの10倍の感度/8;'DUN6LGH$UJR (3368 VXEPLVVLRQ+LJJV 33* DU;LY+LJJV 33* DU;LY

10−41

Caveat:
EFT WIMP
validity LUX
Majorana
in Higgs-DM
PandaX-II
interaction not
10−43
guaranteed beyond Xenon1T;(1217
35/   
HL-LHC
3DQGD;−45

Other experiments

10−39




Pr >*H9@+LJJV 33* DU;LY

[2] A benchmark setup (for s=250 GeV, with passive muon shield)o IP

YS, D.Ueda arXiv: 2009.13790(Axion-like particles)<latexit sha1_base64="NVrXKagjtxIYNxdO8XKglRgRDN0=">AAACcXicbVHdahQxFM6MP63j31a9EVFCi1ApLjNjxV5JQSheeFHBbQub3eFMNrMNTTJDkhGWEKF3PoLP4mPolQ+hIL6Amd1VaushOXx853w5yZeyEdzYNP0WxZcuX7m6snotuX7j5q3bvbU7B6ZuNWUDWotaH5VgmOCKDSy3gh01moEsBTssT1519cP3TBteq3d21rCRhKniFadgA1X0PhIJ9piCcG88/oCJaRvDLE6ekkoDdZl3235aOCBTkHKZPQa8VzgiW6JaTywXE+b2/PgPk2z9Fed+kzSgLQcxF3h4Ms7PHJ57WcA4D6vobaT9dB74IsiWYGN3+/Ppp59fv+8XvS9kUtNWMmWpAGOGWdrYkeuGUcF8QlrDGqAnMGXDABVIZkZu7pjHjwMzwVWtw1YWz9mzCgfSmJksQ2fnjzlf68j/1YatrXZGjqumtUzRxaCqFdjWuLMfT7hm1IpZAEA1D3fF9BiCGzZ8UhJMyM4/+SI4yPvZs/7zt8GNl2gRq+gBWkebKEMv0C56jfbRAFH0I7oXPYweRb/i+zGO1xetcbTU3EX/RLz1G63Lwrw=</latexit>

1
1
ga aFµ⌫ F̃ µ⌫ + (@µ a)2
4
2

L

e-

interaction point

beam dump

e

1 2 2
m a
2 a

Concretemuon shield

Lead(125 GeV)

detector(decay volume)2m<latexit sha1_base64="UMLrRJRz2J/4WhcRSjknK/XO0y8=">AAAB7XicbVC7SgNBFJ2NrxgfiVpY2AwGwSrsKqKFSMDGMoJ5QLKEu5PZZMzM7DIzK4Ql/2BjoYitH+Cf2PkBtvkGJ49CEw9cOJxzL/feE8ScaeO6X05maXlldS27ntvY3NrOF3Z2azpKFKFVEvFINQLQlDNJq4YZThuxoiACTutB/3rs1x+o0iySd2YQU19AV7KQETBWqrW6IAS0C0W35E6AF4k3I8Xy/miUv/z4rrQLn61ORBJBpSEctG56bmz8FJRhhNNhrpVoGgPpQ5c2LZUgqPbTybVDfGSVDg4jZUsaPFF/T6QgtB6IwHYKMD09743F/7xmYsILP2UyTgyVZLooTDg2ER6/jjtMUWL4wBIgitlbMemBAmJsQDkbgjf/8iKpnZS809LZrU3jCk2RRQfoEB0jD52jMrpBFVRFBN2jR/SMXpzIeXJenbdpa8aZzeyhP3DefwAEY5Mq</latexit>aforward<latexit sha1_base64="UMLrRJRz2J/4WhcRSjknK/XO0y8=">AAAB7XicbVC7SgNBFJ2NrxgfiVpY2AwGwSrsKqKFSMDGMoJ5QLKEu5PZZMzM7DIzK4Ql/2BjoYitH+Cf2PkBtvkGJ49CEw9cOJxzL/feE8ScaeO6X05maXlldS27ntvY3NrOF3Z2azpKFKFVEvFINQLQlDNJq4YZThuxoiACTutB/3rs1x+o0iySd2YQU19AV7KQETBWqrW6IAS0C0W35E6AF4k3I8Xy/miUv/z4rrQLn61ORBJBpSEctG56bmz8FJRhhNNhrpVoGgPpQ5c2LZUgqPbTybVDfGSVDg4jZUsaPFF/T6QgtB6IwHYKMD09743F/7xmYsILP2UyTgyVZLooTDg2ER6/jjtMUWL4wBIgitlbMemBAmJsQDkbgjf/8iKpnZS809LZrU3jCk2RRQfoEB0jD52jMrpBFVRFBN2jR/SMXpzIeXJenbdpa8aZzeyhP3DefwAEY5Mq</latexit>

11 m

70 m

50 m

暗黒物質

✓ Multiple scattering of electrons✓ Axion production angle (iWW approximation)✓ Photon decay angle

a

ダンプ

10 m

11

Figure 4. The
sensitivity of NA64 to DarkPhotons with the full statistics collected in 2016 - 2018. Le
ダンプ
plot: in terms of the mixing
strength ✏. Right
plot: in terms of the variable Detectory, assuming ↵D = 0.1 an
Beam
Dump
mA0 = 3m , shown together with the predictions of some popular thermal Dark Matter models.

アクシオン
AC

E1

37

iP

g a [GeV-1 ]10SL

Optional
ShieldingDetector

-6

10

1m

-7

10

ILC-250 (1 year)

SN 1987 A

10-8

ILC-250 (20 years)

10-9
10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

ma [GeV]of magnitude better sensitivity than other beam dump experiments
12

他分野

ff

e

SH

-5

HB stars

10

10-4

YS, D.Ueda arXiv: 2009.13790

γ+N→a+N

-3

10 m
Dirt

lengths shifting fiber read-out. Immediately after WCAL there is a veto counter V2, th
1 mare followed by the ECAL that was used i
tracking detectors, the signal counter S4. They
the invisible mode and the same detectors downstreamof it (VETO and HCAL). The energ
1mof the e+ e pair is measured by the ECAL.
FIG.were
1: ofSchematic
experimental
setup.
A high-intensity
Figure 3: events
Schematictheexperimental
A high-intensity
multi-GeV
electron th
The candidate
selectedwiththesetup.
following
criteria
chosento maximize
multi-GeV
electron beam
impingingon a beam
proimpinging
onand
a beam-dump
producesa secondary
beam dumpof dark
sectorusingstates.both
In MC
acceptancebeamof signal
eventstominimizethenumberofbackground
events,ducesasecondary
beam
of
dark
sectorstates.
In
the
basic
the basic setup, a small detector is placed downstream with respect to the beam-dump
simulationsoand
data: (i)No energy
depositionin thedownstream
V2 counter
setup,
a small detector
is placedso exceedingthat muons about half of ththat muons and energetic neutrons are entirely ranged out.
energeticionizing
neutrons particle
are entirely
rangedthe conenergy deposited by theandminimum(MIP);(ii)out.
TheInsignal
in the decay counte
crete example we consider, a scintillator detector is used to
S4 is consistent with two
MIPs; (iii) The-nucleon
sum ofscattering
energiesatdeposited
intransthe WCAL+ECAL i
study
momentume↵orts to search
forquasi-elastic
dark photons independentlyof theirconnection
to dark matter,> 140 MeV,
equal to thebeamenergywithintheenergyresolutionof
these
detectors.
At leastparticle
25% of th
fers
well
above
radiologicalbackgrounds,slow
0
the success of these e↵orts relies on the assumption that the A is the lightest
neutrons,
and noise.
To improvesensitivity,
additionalshieldtotal energy
beand
depositedthe ECAL;
Theonly
showerin theshould startt
in should
its sector
that its inprimary
decay (iv)channeldepends
on WCAL✏. Furthermore,
if
ing
or
vetoes
can
be
used
to
actively
reducecosmogenic
and0develop within
few first
X0environmental, which isby thepart
energycut;(v) The ce
the A adecays
predominantly
to ensuredSMparticles,
thispreshower
explanationof the(g 2)µ anomalyotherbackgrounds.
暗黒物質探索has beenruledout (see discussion
in Sec.
with maximalenergydepositionin the ECAL
should.5). be (3,3) (vi) The lateral and longitudina
0If, however,A couples
to a lightwith
DM aparticle(mone.
m ), requirement
then the pa- doe
A0 > This
shape of the showerin thethe
ECAL
are consistent
single e-m
rameter space for reconciling theory and experiment with regard to (g 2)µ remains
not decrease
the efficiency to signal events because the distance between e and e+ in th
viable. For large values of ↵D , this explanation of the anomaly is under significant
ECAL is verysmall.
rejectionof events
hadrons
theexplanation
final state wasbased
tensionwithTheexisting
constraints,
but withfor ↵D⌧ ↵EMinthis
is still
viableon th
VETO and/or
the energy
depositedterritory
in the HCAL.
and mostof the remaining
can be tested with BDX@JLab (see discussion in￼

ILC beam-dump setup
high pressure
water vessel

m

bea

ps
m
u
d

Kanemura, Moroi,
Tanabe, 1507.02809

long-lived
ILC
dark
e- beam particle
11m

SM
SM

50m/70m
50m
muon shielding

Much larger energy: 125 GeV, 250 GeV, 500 GeV, 1.5 TeV electron beams
compared to past/present e- beam dump experiments:- E137 @ SLAC: ~20 GeV electron beam (past)- HPS @ JLAB: ~ (1-6) GeV electron beam (present)
Very high luminosities: ~4*1021 electrons on target (EOT)/yearcompared to- E137 @ SLAC: ~2*1020 EOT- HPS @ JLAB: ~1018 EOT
S.Gori178￼

大統一理論などで現れる新しい力
Cases with U (1)e−µ and U (1)e−τ[Asai, TM & Niki (’21)]e-μe-τE beam = 125 GeV
E beam = 250 GeV
E beam = 500 GeV

Past Beam Dump

Past Beam Dump

Nsignal =100 / yr

Nsignal =100 / yr

1 / yr
0.01 / yr

1 / yr
0.01 / yr• ILC-BD can access parameter regions which have notbeen explored yet• After the discovery, we may distinguish models if a goodparticle identification is possible (see the next slide)18

￼

ダークフォトン[Talk by D. Ueda, O-1]

Results of invisible decay search

Sensitivity comparison of positron and electron beam dump experiment
10-7

Electron beam dump
Preliminaryy = 2 D (m /mA' ) 4

10-8

BaBar

X

BD

10

elic

10-10

ar R
cal
ic S lictsela
Re& In ana
stic Major
Ela

10-11

lic
Re
ion

rac

-Di

udo
Pse

10-12

m
Fer

ILC-250

10-13
MX

LD

Bremsstrahlung

1 yr.

Preliminary

Pair annihilation

-2

BaBar

ϵ α

10

elic
rR
ala
Sc
c
i
t
s
lic
ela
Re
& In
na
stic ajora
a
l
E
M

10-10
10-11

10

A′

αD

e

X

BD

-9

elic

n R

10

Pse

ra

-Di

udo

-12

io
erm
cF

ILC-250

10-13
X
DM

L

Bremsstrahlung

1 yr.

Pair annihilation

10

10-2

e

χ
αD

ϵ α

2
/4π = 0.5,
※ αD ≡ gD

2m
1 A′ A′ ϵA′ℒ ⊃ − FμνFμν − FμνFμν+ A′ A′μ A′μ + χ̄(iDμγ μ − mχ)χ, Dμ = ∂μ + igD A′μ
A benchmark Model:
4
2
2 10

19

χ

χ

10-1
m [GeV]m [GeV]

20 yr.

e + A′

χ

Atomic electron

-15

-1

10

20 yr.

E137

LSND

10-14

-15

10

10-7
10-8

-9

10-14

10

E137

LSND

Positron beam dump

-6y = 2 D (m /mA' ) 4

10-6[K. Asai, S. Iwamoto, M. Perelstein, Y. Sakaki, DU.]

mA′ = 3mχブラックホール

￼

ILCでホーキング輻射をシミュレーション

15

21

Meuren￼

強烈な放射光

the LUXE setup [Talks by G. Perez

and Y. Soreq, O-1]

Laser pulse“Optical Dump”

ωL ≈ 1.5 eV ∼ 1/(0.4 fs)
tL ∼ 𝒪(10 − 100) fs

Beamelectron

Ee ≈ 16.5 GeVFree GeV
photons

eV

eV
(or

τγ ∼ 𝒪(10)fs

eV⇤

τee ∼ 𝒪(104 − 106)fs)e+V

1/ωL ≪ τγ ≲ tL ≪ τeeelectrons dump their energy

photons are free streaming

excellent source of
GeV scale photons

Nγ ∼ 𝒪 (ωLτγ)emitted photons per pulse per e −

17
17

22

Ritus, 1985
LUXE, 1909.00860, 2102.02032

￼

強烈な放射光
Probing new Spin-0 at LUXE-NPOD & ILCX-NPOD (prelim)
new physics searches with optical dumps

Bai, Blackburn, Borysov, Davidi, Hartin, Heinemann, Ma, Perez, Santra, Soreq, Hod (21)Ee = 16.5 GeV Ne = 1.5 × 109 NBX = 107 LD = 1.0 m LV = 2.5 m RD = 1.0 m Eγ,min = 0.5 GeV
Ee = 125 GeV Ne = 1.5 × 109 NBX = 107 LD = 2.0 m LV = 22.0 m RD = 2.0 m Eγ,min = 0.5 GeV
LEP

10-3

PrimExBelle-II

PrimExSummary/Outlook

1/a,[GeV-1]

GlueX, pb-1

10-4 FASER•GlueX, fb

NA64

-1

LUXE: allow us to study for 1st time the non-perturbative
region of QED directly

Open a possibility of LUXE-NPOD -> clean source of UVphotons -> 1-day of running <=> uncharted territory• So far only looked at coupling to photons• Expand to other couplings, especially as at ILCX could
prob the coupling to gluons below and above ΛQCD•

Belle-II

LUXE-NPOD-510

LUXE-NPOD
Belle-IIphase-1phase-0
FASER2

Beam Dumps

10-6
510-2

s
lnes
a
r
u
nat

ILC-NPOD
NA62-dump

10-1ma, [GeV]assuming background free

510-1[Phase-0 (1) = 40 (350) TW, 1 yr]
19

23

19

￼

強烈な放射光

Experimental setup• Magnetic fields are imposed on the entire path
1-10 MeV photon
𝛾 beamfrom ILC positron source
10^17 gammas/sec

𝑎𝛾

detector

Uniform magnetic field over 10 km• We assume the path is of the similar length as the ILC itself
tor

c
dete
~1
~10

The photon beam is very collimated;the experimental facility may be notunder but on the ground.

0 km

km

21

24

￼

アクシオン探索

Result (1-year)

22

25

完全消滅の運命から救われた
Chinese Physics C

Vol. 41, No. 6 (2017) 063102⌧ + ⌧ ), (⌧ + ⌧ )(⌧ + ⌧ ), (jj)( ), and ( )( ) dechannels. For a decay topology of h ! 2 ! 3 ! 4
e intermediate resonances are involved, we choose
ightest stable particle mass to be 10 GeV, the massting to be 40 GeV and the intermediate resonanceto be 10 GeV, which applies to (bb̄)+/E T , (jj)+/ET,)+/
E T . For a decay topology of h ! 2 ! (1+3), wese the lightest stable particle mass to be 10 GeV andmass splitting to be 40 GeV, which applies to bb̄+/
ET,

jj +E
/ T , ⌧ + ⌧ +E
/ T . For the Higgs invisible decays,
take the best limits in the running scenario ECFA16
amongst the Zh associated production and VBF sea
channels [12–14].
For the Higgs invisible decays at lepton colliders,quote the limits from current studies [16–18]. These l
its do not depend on the invisible particle mass using
recoil mass technique at lepton colliders.

ヒッグス → 暗黒セクター → 標準理論

ヒッグスの珍しい壊れ方

95% C.L. upper limit on selected Higgs Exotic Decay BR

1

HL-LHCの1000–10000倍
HL-LHCCEPC
ILC(H20)
FCC-eeBR(hExotics)

10 -1
10 -2
10 -3
10 -4
10 -5

Fig. 12.

ME

T

(
(bb)+
(j
b
ME j)+MET )+MET b+MET
T

jj+ME

T

+M

ET

(bb)(

bb)

(cc)(

cc)

(jj)(jj)

(bb)(

)

()(

)(jj)(

)

()(

)

The 95% C.L. upper limit on selected Higgs exotic decay branching fractions at HL-LHC, CEPC, ILC and

H

エネルギー

LHC
ILC

ILC アップグレード

精密測定

低エネルギー
ビームダンプコライダー

固定標的実験
天体・宇宙観測

￼

ILC++

反応の頻度

質

物

反
・

ー

タ

セ

ク

黒

暗

27

600人以上登録
150以上の講演
ILCの応用：放射光施設
ソフトエラー
原子核物理
ブラックホール￼

NeutronsandmuonsarefallingintoVLSIchips

29

￼Transistorscaling

CourtesytoProf.Tsuchiya,UniversityofShigaPrefecture.
30

4

￼

7

Demonstration
LinuxisrunningonRaspberryPi
CourtesytoProf.Kobayashi,KyotoInstituteofTechnology.

1HXWURQEHDP

9LGHRRXWSXW

31

￼RealͲtime &acceleratedtest

Many devices are operated•

12108xaccelerationmeans1secfor3.2years.

Monthstoyearsarenecessaryto
getenough#oferrors

https://ars.elsͲcdn.com/content/image/1Ͳs2.0Ͳ
S0026271414000882Ͳgr3.jpg
32

￼

さらに高いエネルギーへ• リニアなので伸ばすとエネルギーをあげられる• 350GeV: トップクォーク• 550GeV: ヒッグスとトップ

ILC Nb35-50MV/m 0.5–1.5TeV

ILC Nb3Sn

120MV/m

4TeV

CLIC

100MV/m

3TeV

PWFA
1GV/m
DLA
• 1TeV: ヒッグスがなぜ宇宙に凍りついたか• 数TeV: 異次元、新しい力、新しい対称性
33

30TeV

ビッグサイエンス• 日本国内プロジェクト• スーパーカミオカンデ 100億
• ハイパーカミオカンデ 600億
• KEK-B 350億
• J-PARC 1500億• 国際プロジェクト• DUNE 2600億• LHC 9000億• ILC 5000億+人件費• 地上望遠鏡• すばる 300億
• ELT 1600億• TMT 2400億• 宇宙望遠鏡• ハッブル 1兆• JWST 1兆• Roman 4000億

比較： ITER 3兆国際スペースステーション >15兆

source: wikipedia

ILC : 21世紀の物理学

標準理論を超える第一歩に！
新しい時空・真空の概念、物理学の革命