国際リニアコライダー(ILC)の測定器技術

D

5.2. Subdetector Technology Statu

ILCの精密測定を実現する最先端粒子測定技術
data-taking windows closer to the bunch train structure of linear colliders, sub-ns time resolution iachieved.
HCAL

大谷航

The prototype uses Hamamatsu MPPC
S13360-1325PE photon sensors and injection-moulded
東京大学素粒子物理国際研究センター

polystyrene scintillator tiles with a central dimple [89] for optimal light collection, as shown in

ILC記者勉強会 2021年11月4日

ECAL

TPC

Figure 5.34. Spot-samples of all SiPM lots, and each individual ASIC, had undergone semi-automati

素粒子の「痕跡」を追え

2• 素粒子は目に見えないが、物質中にさまざまな「痕跡」を残す• 測定器：「痕跡」を精度良く「測定」し、素粒子反応を「分析」する

ATLAS Experiment © 2016 CERNILC記者勉強会 2021年11月4日

素粒子の「痕跡」を追え

2• 素粒子は目に見えないが、物質中にさまざまな「痕跡」を残す• 測定器：「痕跡」を精度良く「測定」し、素粒子反応を「分析」する

フランソワ･アングレール

ピーター･ヒッグス

ATLAS Experiment © 2016 CERNILC記者勉強会 2021年11月4日

霧箱

3• 荷電粒子の飛跡を可視化• 飛行機雲と同じ原理©ウィキペディア

ILC記者勉強会 2021年11月4日

霧箱

3• 荷電粒子の飛跡を可視化• 飛行機雲と同じ原理©ウィキペディア

ILC記者勉強会 2021年11月4日

霧箱が最先端測定器だった時代

4• 20世紀前半の素粒子研究の主な舞台は宇宙線• 高エネルギー素粒子反応の唯一の可能性。ただ、宇宙線の頻度は毎秒1回程度• 霧箱を使って世界初の反粒子の発見 (1932年C.D.アンダーソン)
宇宙線中で発見された陽電子

霧箱

陽電子

鉛板(6mm)磁場©ウィキペディア

1.5テスラ©Caltech Archives Image

C.D.アンダーソン
ILC記者勉強会 2021年11月4日

加速器の登場5•電荷を持った粒子を加速し、衝突させて高エネルギー素粒子反応を創り出す•反応の頻度が飛躍的に増加•測定器もそれに合わせて進化測定器加速された粒子加速器

サイクロトロンの原理

高エネルギーで衝突

アーネストローレンス

最初のサイクロトロン(1929)

出典：LBNL

出典：KEK©CERN
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現代の粒子測定器

6• 粒子(放射線)と物質の反応を電気信号に変換• 測れる粒子(=長寿命, 物質と反応)：電子, 光子, 陽子, 中性子, パイ中間子, K中間子,...
• 測りたい粒子の性質(=元の反応を知るためできるだけ詳細に)：エネルギー, 運動量, 時間, 質量, 電荷, …

©浜松ホトニクス

放射線

光

電子

増幅

電気信号
ILC記者勉強会 2021年11月4日

ガス検出器シンチレーション検出器
放射線

シンチレーション光

電子

増幅

る．なだれが広がるのは，励起された分子
うＯｍＶノ“､。ＩＯＯ０、ʼʻ

UP

らない。（2.9)の場合同様，原子との１回の衝突から次の衝突までの時間内に

ʻ帆/v､、
間的に離れたところの分子を励起するため加速によって得られる電子のエネルギーが，検出器用ガスの１成分の電離エネ

ガス検出器

Ｌ

ルギーのしきい値を越えたとき，比例計数管の場合と同様に二次電離となだオ
10"• 比例計数管の動作原理

う う

電気信号

緬鯉ア”#
放射線
電子・イオン対
ｌ
ダ
ノ
^ ／陰3
H
億
r一
極一：

• 陽極ワイヤー付近で雪崩増幅• 印加電圧によって異なる動作モード

増幅

２
４

電気信号

１
０
アノードワイヤーＬ上で観察されるなだれ生成の時間的推移を図３．２に示

5 0 0

7 5 0

1 0 0 0

パルスは，ほぼ0.1nsの立上がり時間と，微分回路の時定数RCによって決まる立下がり時間を持っている。

図７．２５rr!-漁(a)気体検出器の基本櫛造

シンチレータ(ELJEN)©浜松ホトニクス

電圧(ボルト）電子

増幅• 半導体(主にシリコン)のp-n接合に逆電圧を掛ける• キャリアのない空乏層が広がる• 荷電粒子が空乏層で軌跡に沿って電子ｰ正孔ペアを生成• 空乏層にかかっている電場でそれぞれの電極へ引かれて電気信号

提供 東京大学宇宙線研究所 神岡宇宙素粒子研究施設

１
０
，
ｓ

９

雷

ので，よく使われるが，液体状態で保持
(b)

図3-３
(a)比例計数箱からの電圧パルスをオシロスコープで見たGM管式サーベイメータ＆もの.
(b)同様なパルスのコンピューターシミュレーション

電子雪崩増幅に納めねばならず，この部分が不感領域と©日立アロカメディカル[FI 75]

温で使用できるいわゆるウォームリキッ

Charpak等によれば[CH68],多線式比例計数箱のアノードワイヤ機液体）の開発が盛んである．

れぞれ独立した検出器として動作する。ワイヤーＬに起きた負のパル(a)一次電離砥子が陽極に向かって移動する．(b)電場によ(ionization mode)で動作するものを電離箱という．この場合取り出す電気信て移動するイオンによってＡに誘起される正パルスによっ.て打ち消され

( b )

( c )

I<1)

(e)

LからＡ
iv)多線式比例箱(MWPC ; multi wire

電誘導によって隣のアノードワイヤ­Ａに誘起する電圧は,

図３．２比例計数箱のアノードワイヤーの近傍でのなだれの時間変化．

り電子は運動エネルギーを得てさらに原子を電離する．ガス増幅が始まる．(c)電子とイオン雲がドリフトを始めお互いに離れる. (d)と(e)電子雲はアノードワイヤーに向かってドリフ
トしそれを取り囲む．イオン雲はアノードワイヤー半径方向ｉご
離れてゆ<. [CH72]

年にチャルパックによって発明された多線比例計数箱を実際に製作する場合の一つの経験則は，ワイヤーの直径
一ドワイヤー間の距離の１％程度にすればガス増幅に必要なじゅうぶん躍的に増加させた２６)．高精度，高速粒子場を得ることができるということである。たとえば２ mmのワイヤーを大きく発展させ，さらにｘ線電子線造半導体検出器場が生じ，２次電子もまた分子をイオン化できるので増殖が始まりなだれ現象

どに広い応用をもつ．この功績でチャル

listed asが起きる．電圧があまり高くなければ，陽極に集められる電子数は最初の電子賞を受賞している．基本構造は，図７.２

4.6 Calibration and monitoring• 動作原理途以外はあまり使われないが，気体の代わ

以下に抑えなければならない．高エネルギ

子をたたき出すようになる．芯線の径を小さくすれば，芯線付近で急勾配の電Figure 33 The entire drift chamber with all layers mounted. The hyperbolic profile of the chamber is visible.

半導体検出器
電気信号

la'

終的には陽イオンも集められるが，遅いので信号としては使わない．この領域
初年次ゼミナール理科 「素粒子と宇宙」
11
( a )

さまざまな測定器

チェレンコフ光Hi)電離箱ガス電離箱は，出力信号６れる．ある程度電圧を高くすると，加速された電子は，気体分子からさらに電放射線

ｌ Ｃ ｍ ・ ・'-----1

個々のなだれMEG II ドリフトチェンバー号は小さいので，十分な数の電子イオン対がつくられるようなときのみ用いら

チェレンコフ検出器

び使用モードを図７.25 (b)に示す．

にほぼ限られる．この場合でも酸素混入率(h)(1.)印術猫圧の違いによる各種検出モードと集められるイオン数．
注入ガス種により曲線は変わる．またリミテッドストリーマーモードは，ガス種によっては出現しないこともある・① ①

Ｆ『秒ｏ1１極に到達しない．このため使用例は，アルって図３．３のようになることがわかる[FI 75]・それぞれのなだれから生ずる

2 5 0

０

液体の場合，不純物，例えば酸素のようノードワイヤー上のパルスの時間的変化は時間分解能の高いオシログラフに｡、

0

ｿｔｊｌ，
字
ʻ。

『

つつ，雫のような形となる。最初のイオン対１個ずつによって生み出されるフ

(a

。ｈ閥

０

電子が得られるので高エネルギー実験でカいて筒を作るのに反し，ゆっくり動くイオンは，なだれの開始点を後尾に残し

22

う

８

す。なだれの中にできた電子雲がアノードワイヤーのまわりを円筒状にとりま

＝

7

０ ０ Ｖ

ｉ
時間が長いため，高頻度の実験には適さなｉされる。アノードワイヤーに現われたパルスに主として寄与するのはアノー：
１ぴ
ワイヤーから遠去かりつつあるなだれの中のイオン群によるものである。しか入もこのパルスはおのおの，別々のなだれによる数個のパルスから成っている。
検 １ぴ
これら複数のなだれは，一次電離の過程によってつくられた電子群塊によっ〒、引き起こされ，それらがつぎつぎと高電場領域へと移動していったものであ
鐸
等
る
。

̅

めに光を吸収するクエンチガスを混入する現象が起こり，なだれの近くのアノードワイヤーＬ上に，出力パルスが誘起• 荷電粒子の電離作用で電子ｰイオンのペア生
燕成■The merits of the method, some of them unique, can beMichel events represent the natural way to continuously
and fully characterise the spectrometer with dedicated pre– Spectrometer absolute energy scale determination.
たくさんのワイヤーを，２枚の陰極板の間数に比例する（比例計数管)．電圧を制御すれば，，03〜106<らいの増ll偏が可
scaled triggers. The Michel positrons at the edge of the con– Spectrometer alignment: the alignment is performed as
tinuous energy spectrum are actually used to perform thean iterative procedure on the residuals of the expected
間に電圧をかけ，比例計数モードで使用す能であり十分大きな電気信号として取り出せる．さらに電圧を上げると，増殖alignment of the spectrometer, to define the energy scale ofand measured hits of the tracks. The alignment is exthe detector and to extract all the positron kinematic variableecuted with the detector under normal running condiな形をしており，各ワイヤーがそれぞれ独によってつくられた電子．陽イオン対のつくる空間電荷によって元の電場が歪resolutions (energy, time and angular variable resolutions).
tions (i.e. with the magnetic field on) using curved tracks
having monochromatic energy which simplify the proが極板に垂直に通過すると，軌跡に沿ってむため比例関係は失われる(limitedmode).ただし，ス|､リーマー
cedure.
4.6.1 The Mottstreamer
monochromatic positronbeam– Spectrometer checks: the well known relative dependに集められるので，ワイヤー間隔で決まる
モードは出力電圧が高いため電子回路による増幅器を必要としない利点があ
The continuous Michel positron spectrum makes the calibence of the Mott scattered positron-momentum
on theration difficult and subject to significant systematic errors,
angular variables e+ and ✓e+ makes possible a detailed
while delivering mono-energetic positrons would bring iminvestigation of the spectrometer, any distortion 典型的な動作例としては，ワイヤー間隔
wouldる．このときまでは，なだれは局所的に起きているが，これ以上電圧を上げる
portant advantages.
signal deviation from the expected detector behaviour.
Positrons are an abundant component of the– Spectrometer acceptance: the well known Mottcross
電圧＝3〜4kV,ワイヤー径10〜50/-/mと，なだれが全容器中に広がってしまい，出力信号は飽和して，入力信号の大MEG/MEG II beam (eight times more intense thansection permits the direct measurement of the spectrometer acceptance.
the µ+ -surface component, but they are normally separated
104〜10= V/cmとなり，増幅率はlO'程度
きさに関係なく一定振幅の出力信号を出す．これがガイガーカウンターであand rejected). Turning the muon beam into a positron– Independent check of the muon polarisation: the combeam line and tuning the positron momentum very closeparison of the Michel versus Mott ✓e+ -distribution, after
to the µ+ ! e+ signal energy (pe+ ⇠53 MeV/c), a quasitaking into account the ✓ cross-section dependence of themonochromatic intense beam ( beam
Mott events, allows a cross-check of the muon polarisape+ ⇠250 keV/c, Ie+⇠107 e+ /s) can be Mott scattered on the light nuclei presenttion at the Mott positron energy.
in the muon stopping target, providing a very useful e+ -line– Positron momentum and angular resolutions: positron
for a full understanding of the spectrometer from alignment
momentum and angular resolutions are extracted usto the positron kinematic variables’ resolution.
ing double-turn track events. The double-turn track is

放射線

電子・正孔対増幅

電気信号

シリコンパッドセンサー(浜松ホトニクス)

ゲルマニウム検出器(SEIKO EG&G ORTEC)

スーパーカミオカンデ

目的による使い分け・組み合わせ
初年次ゼミナール理科 「素粒子と宇宙」

9

ILC記者勉強会 2021年11月4日

測定器は素粒子物理実験成功の鍵

8

霧箱の発明 (C.ウィルソン 1927年ノーベル物理学賞)→ 陽電子の発見 (C.アンダーソン 1936年ノーベル物理学賞)©ウィキペディアμ原子核乾板の改良→パイ中間子の発見 (C.F.パウエル 1950年ノーベル物理学賞)→中間子論提唱 (湯川秀樹 1949年ノーベル物理学賞)

eπ

泡箱の発明 (D.グレーザー 1960年ノーベル物理学賞)→ 水素泡箱を用いた新粒子発見 (L.W.アルヴァレズ 1968年ノーベル物理学賞)
多線式比例計数箱の発明 (G.シャルパク 1992年ノーベル物理学賞)©BNL→J/ψ中間子の発見 (B.リヒター/S.C.C.ティン 1976年ノーベル物理学賞)→W/Zボゾン の発見 (C.ルビア/S.ファンデルメール 1984年ノーベル物理学賞)©nobelprize.org

ILC記者勉強会 2021年11月4日

測定器は素粒子物理実験成功の鍵

920インチ光電子増倍管

小柴昌俊 東京大学特別栄誉教授
2002年ノーベル物理学賞©浜松ホトニクス

ILC記者勉強会 2021年11月4日

測定器の応用
ポジトロン断層法 (PET)

シーメンス製SPECT/CTスキャナ

10

単一光子放射断層撮影 (SPECT)

シーメンス製SPECT/CTスキャナ

ILC記者勉強会 2021年11月4日

to that of the Grand Gallery and a minimum length of 30 metres)
situated above the Grand Gallery. This constitutes the first major
inner structure found in the Great Pyramid since the nineteenth1
century . The void, named ScanPyramids’ Big Void, was firstobserved with nuclear emulsion films7–9 installed in the Queen’s
エジプト・クフ王プラミッドをミューオグラフィ調査

測定器の応用
South

North

• シンチレーション検出器 (KEK)• 原子核乾板 (名古屋大学)• ガス検出器 (CEA)

Grand
GalleryKing’schamber
Queen’schamberc

ミューオグラフィ

Nagoya and KEK detectors
North

3種類の測定器で宇宙線ミューオン測定b

Nagoya and KEK detectors

Pyramid cent

透過力の高い宇宙線ミュー粒子を使ったイメージングSouthathree known
all lie in the11
the Queen’s
connected byGallery (8.6

Subterranean chamber
CEA
detectors

CEA
detectorsfg

未知の巨大空間を発見！

Grand
Gallery ax

h

i

©東京大学

©ScanPyramids
Nature: doi:10.1038/nature24647

ILC記者勉強会 2021年11月4日

X-Ray Detectors

測定器の応用12

Development of CMS pixel detector led directly todevelopment of X-ray detectors
大型素粒子実験用に開発された測定器の他分野への応用
q

LHC-CMS実験シリコンピクセル検出器の技術を用いたX線検出器

Spin-offcompany
from
CMS
development
atthe→ DECTRIS：スイス・ポールシェラー研究所が立ち上げたベンチャー企業
Paul Scherrer Institute: DECTRIS.
q

X-Ray Detectors

Photon Science Enablerq

CMS Pixel detectorq

Development of CMS pixel detector led directly todevelopment of X-ray detectors

Pilatus Diffraction Pattern

Spin-off company from CMS development at thePaul Scherrer Institute: DECTRIS.

©CERN

CMS
Pixel
detector
LHC-CMS実験シリコンピクセル検出器

Pilatusdetector
DECTRISX-ray
X線検出器(Pilatus)

PilatusUser
Diffraction Pattern
OEM Partner

November 8,
2017

November 8, 2017

ICFA Seminar, Ottawa --- M. Demarteau

ICFA Seminar, Ottawa --- M. Demarteau

Nearly all Light Sources use DECTRIS devices

Slide 14

ほぼ全ての放射光施設で使用されている！
Slide 13

ILC記者勉強会 2021年11月4日

衝突型加速器(コライダー)実験の測定器

13• 中心で加速された粒子同士が衝突• タマネギのような多層構造の測定器 → どんな種類の粒子も検出• 衝突点を完全包囲 → できた粒子をもらさず検出
衝突点検出器Tracking
飛跡検出器+ B-ﬁeld

電磁
ハドロン
EM
HadronカロリメータカロリメータCalorimeter Calorimeter

ミュー粒子
Muon
検出器
detectore±±±, K±, pn©Rey.Hori-KEK

Figure 3.20: 内側
Schematic image of particle detector forcolliders.
外側
ILC記者勉強会 2021年11月4日

最先端コライダー実験測定器

14

LHC-ATLAS測定器• 地下100m, 全長44m, 高さ24m, 総重量7000トン• ATLAS実験コラボレーション• 世界中から約3000人の研究者• ATLAS日本グループ：14の大学・研究機関, 約100人の研究者©CERN
ILC記者勉強会 2021年11月4日

ILC測定器International Large Detector (ILD)

15

Silicon Detector (SiD)©Rey.Hori-KEK
ILC記者勉強会 2021年11月4日

ILC測定器

16• 1つの衝突点を2つの測定器でシェアする「プッシュプル運転」• なぜ2つの測定器？
• 新現象観測の相互検証• 一方の測定器のメンテナンス中にも実験継続可能• 競争の原理©Rey.Hori
ILC記者勉強会 2021年11月4日

ILC測定器

17

ILD
HCAL

ECAL

©Rey.Hori-KEK

TPC

tth @ 500 GeVILC記者勉強会 2021年11月4日

ILC測定器

17

ILD

TPC
HCAL

ECAL

PC
カロリメータ©Rey.Hori-KEK

TPC

これまでの100-1000倍の解像度で個々の粒子を識別

崩壊点検出器
これまでの10倍の精度で粒子の反応場所を測定

中央飛跡検出器

tth @ 500 GeV

これまでの10倍の精度で粒子の運動量を測定
ILC記者勉強会 2021年11月4日

nsors: Status of Baseline Devt

st layer

pitaxyarsified output! expect σsp < 3 µm

6 rows (final scale)! tr.o. ∼ 10 µs

64 rows (final scale)

all OK for tr.o. = 10µs

σsp , "det , fake rateyers

1/10 of full scale chip)

fake rate

4

ILC測定器を実現する最先端センサー技術

FPCCD
CMOS

! ! !

! ! !

Vertex崩壊点検出器

中央飛跡検出器
Tracking

SiliconTPC

SOIPIX
DEPFET
3D-sensor

ECAL
電磁カロリメータ

18

iLGAD

GEM

Micromegas

Sci strip

Si padTimePix
GaAs

HCAL
ハドロンカロリメータ
SiliconAnalog (Sci)Semi-digital (RPC)

FCAL# Just shows part of R&D activities
ILC記者勉強会 2021年11月4日

革新的光センサーSiPMの開発
SiPM

光電子増倍管5cm

19

浜松ホトニクスMPPC

浜松ホトニクス光電子増倍管

ATLAS シンチレータカロリメータ

ILC シンチレータカロリメータ
シンチレータタイル

PMT

3cm

26 mm
26mm

20 mm

• Hamamatsu R5900• Produced specially for TileCal• Photocathode 18u18 mm2 (bialkali)• 300 to 650 nm, max @ 420nm• 8 dynodes
20c• Dark current ~ 100pA@680Vm• Wn 1.4 ns, width 3.4ns, Wp 3.3ns (RMS 0.3ns)©CERN• Small sensitivity to B & T (0.25%/oC)
5, gain changeβ; β ~7)
図 16: Barrel 図部のCal 部の構造 Tile Cal• 構造
17:10Barrel
部のTile
Cal の実物
Nominal図
gain@700V:~
1% /Tile
1V Cal(G=α(HV)
16:TileBarrel
図 17:
Barrel部のの実物
23• Tile+PMT: ~70 photoelectrons/GeV

SiPM

従来の光センサーでは不可能であった超細密度の測定器が実現可能に• Tile Calorimeter• Tile Calorimeter|η| <1.7 に配置される(図 16、17)。Tile
Calorimeter|η| <1.7 に配置される(図 16、17)。Tileは吸収体として鉄を用い、タイル上のCalorimeter は吸収体として鉄を用い、タイル上のILC記者勉強会 2021年11月4日

ILC測定器を実現する日本の技術
崩壊点検出器• CPU等の先端シリコンデバイスに用いられるSOI技術• 国内の技術改良で積層3Dデバイスを実現

中央飛跡検出器• イオンバックフローを抑制するGating
GEM技術• KEK・大学と企業の共同開発による日本の独自技術

スマートフォンの基板製作にも用いる

微細加工技術により高透過率(82%)を実現

20

カロリメータ• これまでにない解像度(最大一億)• 浜松ホトニクス(半導体センサーで世界一のシェアと性能)と大学との連携

ILCのために開発された

ILC研究者の提案で開発

シリコンセンサーが実現したSiPM

日本の最先端技術でこれまでにないILC測定器性能を実現
ILC記者勉強会 2021年11月4日

isolation systems consist of rubber bearings in combination with oil dampers. Figure 6.48a shows

地震は大丈夫？

that accelerations acting on the ILD detector could be damped by a factor of ¥35 in case of a
図 3 解析に⽤いた⼊⼒波の 3 軸スペクトルの⽐較

加速度(cm/s/s)

30
catastrophic earthquake. At the
same
time,
such
a
systemunfortunately
increases
thedisplacements
Max:3gal(b)免震モデル1□⼊⼒波を変更した解析結果（10/17）

21

20

10
of the detector in case of seismicHi-Net
mircrotremorsthat 観測記録に変更して解析をやり直し（図occur frequently in Japan, also4.1〜図at the4.3）
Kitakami
観測記録を
Kik-Net。解析

結果は図3 の応答スペクトルと概ね⼀致。
1020 sliding
30 bearing
40 could 50
60 the problem.
site (c.f. Figure 6.46). An extended
systema rigid-10 0that adds
• 地震の際の測定器の変形、変位、応力などが調べられている(＊) mitigate
時間(sec)0Here, friction keeps the detector coupled-30 to the ground at lower acceleration forces. Figure 6.48b-20500• 結果をもとに設計の最適化が進められている(修正前）Hi-Net 観測記録⼊⼒時 (a)耐震モデル
Max:150gal

shows that no amplification of microtremors
happens in that case. At the same time, the damping
250
加速度(cm/s/s)
加速度(cm/s/s)

305.3
応答解析結果(b)免震モデル1
Max:13gal＊建築物荷重指針およびISO3010に従い100年に一度の強い地震の振動強度が用いられている

behaviour in case of major earthquakes is200still in the order of a factor of ¥22 better than without base

Result (2011 Tohoku Earthquake)
0
10
-250
0
-500 0
-10

10

20

30

40

50

60
時間(sec)isolation(Figure 6.48a).
＊測定器が設置される地下トンネル内では振動振幅が地上部の1/2から1/5に減少する

-10 0
00
-20 0
0
-250
-250
-30

40

Max:3gal

2)
Acc.
(cm/s
加速度(cm/s/s)
加速度(cm/s/s)

Acc.
(cm/s2)加速度(cm/s/s)+
Rigid Sliding Bearing
+

140

160

速度(cm/s/s)

200
時間(sec)The(b)免震モデル1
most severe case

20
20

40
40

60
60

80
80

100
100

120
120

140
140

160
160

(修正前）Hi-Net 観測記録⼊⼒時

60
時間(sec)
180
200
180
200
時間(sec)Time (sec)(c)免震モデル2
Max:14gal
203030(修正後）Kik-Net
観測記録⼊⼒時 (b)免震モデル1
10!
Max:13gal
!
t
20
20
n
e
0
ll
e
10
10 0
10
20
30
40
50
60
図 4.1
応答加速度時刻歴（耐震モデル⽐較）
xc-10
E
時間(sec)
00
-20
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
-10
-10 0
時間(sec)-30
Time (sec)-20-20(修正前）Hi-Net 観測記録⼊⼒時

20
20
10
10

00

0
-10 0
-10
-20
-20
30

(修正後）Kik-Net
観測記録⼊⼒時2!
(c)免震モデル2doGo

Max:22gal

図 4.2 応答加速度時刻歴（免震モデル 1 ⽐較）
20
20

40
40

60
60

80
80

100
100

120
120

140
140

160
160

Result (Microtremor)
Oil damper

180

20
30
40
50
図 10
4.2 応答加速度時刻歴（免震モデル
1 ⽐較）

-500
-500

30
30

Rubber Bearing

120(修正後）Kik-Net 観測記録⼊⼒時 (a)耐震モデル

Max:490gal

-30
-30

Base Isolation - 2

100

ENOUGH reduction

Rubber Bearing+
Oil damper80(修正前）Hi-Net 観測記録⼊⼒時

30Base Isolation - 1

60

NICE red.

Acc.
(cm/s2)加速度(cm/s/s)
加速度(cm/s/s)

Seismic Resistance

-20
30
-30
20
500
500
10
250
250
0

20

-30
20
-30

10

0

-10 0

Max:14gal

180
180

200
200
時間(sec)Time (sec)(c)免震モデル2

!25

(a)
10

(修正後）Kik-Net 観測記録⼊⼒時
20

30

40

50

60

ILC記者勉強会 2021年11月4日

ILD測定器グループ

22

ILD測定器は国際共同研究で行われている
ILD執行部

ILD around the world

21ヵ国, 68機関から350人の研究者、主にヨーロッパ・日本から

代表：T. Behnke (ドイツ)
副代表：K. Kawagoe (九大)
物理WG：K. Fujii (KEK) / F. Zarnecki (ポーランド)
ソフトWG：F. Gaede (ドイツ) / D. Jeans (KEK)The Collaboration

技術WG：M. C. Fouz (スペイン) /K. Buesser (ドイツ)Result of recent membership confirmation:

選挙選出メンバー：W. Ootani (東大) / G. Wilson (アメ• 65 institutes confirmedリカ) / J. List (ドイツ) / J. C. Brient (フランス)
ILD membership

oncept Groupmade to preparea collaboration.

ILD Meeting 2019 at KEK• 8 institutes did not confirm• Several new requests
institutes per region
11%

21%

AM
AS
EU

68%

Daniel started a new round

ILD website:
https://www.ilcild.org

The ILD concept

13

世界の65研究機関が参加（まだまだ少ない。準備期間に⼀気に増える？）
⽇本の13研究機関: 近畿⼤、九州⼤、KEK、岩⼿⼤、⽇本⻭科⼤、佐賀⼤、⼯学院⼤The ILD concept
14
広島⼤、東京⼤、東北⼤、名古屋⼤（ゲスト）、⼤阪市⼤（ゲスト）メンバー・ゲストメンバー募集中（参⼊障壁は低い）
ILC記者勉強会 2021年11月4日• フルシミュレーションデータを⽤いた物理解析

国際協力によるILC測定器開発

23

ILD測定器の国際共同開発と並行して、各測定器毎に国際協力で研究開発
LC-TPC国際研究グループ

CALICE国際研究グループ•10ヵ国・23研究機関•18ヵ国・60研究機関

5.2. Subdetector Technology Statusdata-taking windows closer to the bunch train structure of linear colliders, sub-ns time resolution is•日本から6研究機関

achieved.

•日本から5研究機関

The prototype uses Hamamatsu MPPC S13360-1325PE photon sensors and injection-moulded
polystyrene scintillator tiles with a central dimple [89] for optimal light collection, as shown in
Figure 5.34. Spot-samples of all SiPM lots, and each individual ASIC, had undergone semi-automatic

5.2. Subdetector Technology Status

Figure 5.34. The AHCAL technological prototype. Left: Read-out board (HBU) with SiPMs and (un-)wrapped tiles.
Right: Prototype installed in the H2 beam line at the CERN SPS.

日本の研究者は国際共同研究の中核

Figure 5.21. The TPC test setup at DESY. The insert shows the geometrical structure of the TPC end cap which
can host prototypes of detection planes.

testing procedures before soldering the HBUs [92]. The gain of the SiPMs was found to be uniform

within 2.4% when operated at a common over-voltage. Without any further surface treatment, thescintillator tiles are wrapped in laser-cut reflective foil by a robotic procedure and mounted on the

HBUs using a pick-and-place machine, after glue dispensing with a screen printer. The HBUs havebeen integrated into cassettes with interfaces for DAQ [93], LED pulsing and power distribution. The
latter provides active compensation of temperature variations by automatic adjustments of the common

ILC記者勉強会 2021年11月4日

ILC測定器タイムライン

24

ILDを核として実験を実施する国際コラボレーションを結成する

予備準備
期間

本準備期間
1年目

2年目

3年目

4年目

建設期間(10年)

Technical Proposal / Technical Design Report 募集→ ILC研究所が採択・測定器建設開始
Letter of Intent (LoI) 募集→ 応募LoIの中から次のステップに進む候補をILCCが採択
Expression of Interest (EoI) 募集(さまざまな実験アイディア募集)
ILC委員会(ILCC)設置

コライダー実験国際コラボレーションのイメージ
CERN ATLAS実験 (メンバー数~3000人)©CERN
ILC記者勉強会 2021年11月4日

25•測定器は素粒子物理実験成功の鍵•他分野、社会への応用など大きな波及効果も生み出してきた•ILC測定器•最先端測定器技術の粋を集めこれまでを大きく上回る精度を実現•世界中の研究者が協力して開発、建設を開始する準備を進めている

ILC測定器で宇宙の謎を解く素粒子反応の「痕跡」を追う！

©Rey.Hori-KEK

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