国際リニアコライダー計画
説明会資料
２０２１年６月１０日（木）ILC推進パネル／ILC国際推進チーム

趣旨説明
1 International Linear Collider (ILC)：

世界中の研究者が日本での実現を目指す大型国際科学技術拠点2

2020年8月、ILC国際推進チーム（IDT：International Development Team）が設立

3

IDTにより、「ILC国際研究所」建設に向けた「準備研究所」の制度設計などが進められてきた

4

このたび、「ILC準備研究所提案書」を公表した

ILC計画での物理について

ILC計画の目的

5%

1 人類が理解しているのは宇宙のわずか５％ILC計画の目的
通常の物質

1 人類が理解しているのは宇宙のわずか５％ダークマター

ダークエネルギー

2

５％が「物質」

3

約3割が見えない物質「ダークマター」
残りは全く謎の存在「ダークエネルギー」

4

宇宙はまだまだ謎に満ち溢れている

ILCは、宇宙の謎の残り95%に挑戦する実験装置です残りの95％?
素粒子物理学が直面している課題

力の統一

消えた
反物質

余剰次元
超対称性ダークマター

真空の相転移新たな物質階層

宇宙の安定性宇宙の謎にどうやって挑むのか？
宇宙の謎に挑む方法
アルテミス計画

国際宇宙ステーション

はやぶさ

1

宇宙に行く

2

宇宙を観る

3

宇宙を創る

KAGRA

すばる望遠鏡
スーパーカミオカンデ

ILC

LHC

SuperKEKB

加速器はタイムマシン？

宇宙誕生(ビッグバン)

素粒子だけの世界

宇宙背景放射③宇宙を『創る』
宇宙誕生(ビッグバン)から一兆分の１秒の世界を再現
加速器はタイムマシン© Copyright NASA

①宇宙に『行く』②宇宙を『観る』(これより過去は光では観測できない)

ILC加速器の特徴
1

直線：全長20kmの直線衝突型加速器

2

クリーン：精密測定。見えないものも観測

3

エコ／応用：超伝導加速

4

拡張性：エネルギーが増強できる

ILCの実験とは？
ヒッグス粒子を用いた研究

超対称性

新粒子の直接探索

超対称性

トップクォークを用いた研究

余剰次元

余剰次元
500 GeV

新たな物質階層

新たな物質階層

500 GeV

消えた
反物質

ダーク
マター

力の統一

真空の相転移

消えた
反物質

ダーク
マター

力の統一

真空の相転移宇宙の安定性

宇宙の安定性350 GeV未知の対称性は存在するか？
究極の統一を実現する最有力候補『超弦理論』は『超対称性』と『余剰次元』を予言

超対称性

1.
2.

 現在知られている粒子とスピンだけが異なる粒子（超対称性粒子）は存在するのか？

発見されたヒッグス粒子の質量は思いの外軽かった
それを説明するには「超対称性粒子」の存在が必要

 力の粒子と物質粒子が統一される空間（超空間）は存在するか？
 ヒッグス粒子のようにスピン0の新粒子はあるのか？

ILCでヒッグス粒子詳しく調べることで『超対称性』の謎が見えてくる可能性がある

未知の次元は存在するか？
究極の統一を実現する最有力候補『超弦理論』は『超対称性』と『余剰次元』を予言

余剰次元
 新しい種類の次元はあるのか？
 力の粒子と物質粒子が統一されるのか？
1.

小さく丸まっていて見えない未知の次元が存在する可能性がある

2.

重力だけが、未知の次元に向かうことができる

 重力も含めた理論の統一ができるのか？

ILCでヒッグス粒子詳しく調べることで『余剰次元』の謎が見えてくる可能性があるダークマターとは何か？
宇宙観測からその存在は確実だが、実体は不明。粒子であればILCで生成が可能

ダークマター ダークマターは素粒子なのか？
 どのような性質を持つのか？
 なぜ物質の5倍も存在するのか？

1.

ダークマターは未知の粒子である可能性が高い

2.

ダークマターが無いと、星や銀河も生まれない ヒッグス粒子はダークマターに崩壊するのか？

ILCは見えない粒子も観測できるため、ダークマターが生成されれば観測可能生成されたダークマター粒子の性質を精密に調べることができる「新たな物質階層」はあるか？
ヒッグス粒子は本当に素粒子なのか？ 複合粒子だった場合には新たな階層の可能性が新たな物質階層?

h?
1.

ヒッグス粒子の性質はまだわかっていない

2.

複合粒子だった場合にはヒッグス粒子を構成する粒子が現れる新たな階層が存在することになる

 ヒッグス粒子は素粒子なのか？
 複合粒子だった場合、どんな粒子がヒッグス粒子を構成しているのか？
 ヒッグス粒子を構成する粒子を司る力とは何か？

ILCはヒッグス粒子を大量に生成するので、その性質を詳細に調べることができる

なぜ反物質は消えたのか？
宇宙初期には物質と反物質が同じだけあったはず。なぜ物質だけが残ったのか？

消えた反物質
初期宇宙 物質

反物質

10,000,000,001

10,000,000,000
物質と反物質の対消滅

現在の宇宙物質1(10,000,000,001 － 10,000,000,000 = 1)

 素粒子は、粒子・反粒子のペアで生まれ、出会うと対消滅する。なぜ反粒子は存在しないのか？
 物質と反物質との反応が違う粒子は存在するか？
 ヒッグス粒子は物質と反物質で反応が違うのか？

ILCはヒッグス粒子を大量に生成して、反物質との反応を詳細に調べることができるなぜ、どのようにヒッグス場は宇宙を満たしたのか？
宇宙誕生直後、なぜ、どのようにヒッグス場が真空を満たしたのか（相転移）？
真空の相転移相転移前の真空(ヒッグス場が充満する前)
電子
W粒子
W粒子
光子

相転移後の真空(ヒッグス場が充満した後)W粒子

 真空はどのような構造をしているのか？
 ヒッグス粒子はどのようにして真空の構造をつくっているのか？
 なぜ相転移が起きたのか？

電子

 どのように相転移が起きたのか？

光子

ILCでヒッグス粒子を大量に生成して、性質を詳細に調べることで、真空の構造を解明できる

宇宙は安定なのか？
ヒッグス粒子の発見により、宇宙は不安定である可能性がでてきた

宇宙の安定性 真空はどのような構造をしているのか？

（我々の宇宙）
偽の真空？
真の真空？

 ヒッグス粒子はどのようにして真空の構造をつくっているのか？
 私達の宇宙は「偽の真空」なのか？

現在の宇宙よりも、さらにエネルギーの低い「真の真空」があるかもしれない いつかは『真の真空』に遷移するのか（＝この世の終わり） ？

宇宙の安定性を決めるのはヒッグス粒子質量とトップクォーク質量。ILCでヒッグス粒子とトップクォークを詳細に調べることで、宇宙の安定性の謎に迫ることができる

検討されている新しい研究 ビームダンプを使ったアクシオンの探索 陽電子ビームを用いた軽いダークマターの探索 長寿命の超対称性粒子などの探索
 ヒッグス粒子の崩壊に現れる見えない粒子の捕獲
 原子核物理学用のビーム
 半導体などのナノエッチング
 物質科学用の陽電子消滅

ILCは全ての謎に迫ることができる

ILC計画推進の現状

要旨
1

2

・国際リニアコライダー（ILC）は宇宙の歴史を遡るタイムマシン
・ILCは宇宙の全ての謎に迫ることができる

・ILC実現を目指すオールジャパン体制
大学/研究機関・産業界・経済界・地域自治体/政治等が一体で推進
・建設候補地（北上山地）での設計が進行中

3・2020年8月、ILC国際推進チームが設立(IDT)。ILC準備研究所提案書を公表

4

・ILC準備研究所（2022年）、ILC研究所（2026年）設立を目指す

ILCのタイムライン
・2004年 アメリカ、ヨーロッパ、そして日本で独立に検討されていたリニアコライダーの計画を統一。
・世界統一プロジェクトとして、ILCが誕生。
世界での動き
2004
2006
2008

● 国内ILC候補地検討・開始● ILCの技術設計書作成・着手

2012● ILCの技術設計書が完成

2013● 欧州・米国・アジアの研究者コミュニティ
ILC日本建設を支持・支援

2017● 国内政産学連携● 先端加速器協議会。超党派議員連盟発足● 候補地に関しての地質調査・開始● ILC計画を日本がリードして実現することを提案● ヒッグス粒子を利用した新物理研究へ最適化（コストの大幅削減へとつなげる）

2020● 日本学術会議による検討

2021
2022
2026

● 欧州素粒子物理戦略● ILC国際推進チーム(IDT)の設立

 国内外でのILCビームの加速実証 (2005)@独DESYと日本KEK 日米欧の加速器の連結実証に成功 (2009) ILCの加速技術を米国で実証(2010)

 ナノビーム技術確立（2016) コスト削減に向けた国際共同研究開始 (2017)

2018
2019

技術開発の動き● 文科省にて正式に検討開始● 日本学術会議が「ILC計画に関する所見」を発表● 国内・国際立地評価● 文科省が「ILCに関する有識者会議」を設置

2014
2016

日本での動き 米欧でILC加速技術を用いた放射光施設を建設（2017)● 政府が関心表明★ ILC準備研究所提案書★ ILC準備研究所設立★ IDT報告書にまとめられた技術課題の解決★ 政府承認・政府間承認★ ILC研究所設立

世界の動き米国:・エネルギー省・国務省がILC計画を強く支持（2019年1月〜）
・米国政府による大臣級のレター送付（2020年2月）
・国際会議における米国政府のメッセージ（2019年、2020年)

欧州:・欧州素粒子物理戦略（2020年6月）「電子陽電子ヒッグスファクトリーが最優先」

2020年夏、計画実現に向けた新たなステージ：ILC国際推進チーム（IDT）の設置

日本の動き政治:・政府が関心表明（2019年3月、2020年2月）

研究者:

・高エネルギー物理学将来計画検討委員会答申（2017年9月）「250GeV ILCの日本国内での建設をただちに開始すべき」・ILC推進パネル設置（2020年10月）

政府間合意に向けて省庁レベルの議論が始まっている：日米（2016~）、日欧（2019~）

政府間条約・協定で運用する国際科学技術拠点の国内立地は日本初

日本の動き（推進体制）
研究者

世界

国際研究者組織
ICFA/国際推進チーム(IDT)

大学共同利用機関法人

高エネルギー加速器研究機構(KEK)地域
岩手県ILC
推進協議会

東北ILC
推進協議会
東北ILC事業推進センター

世界の研究者コミュニティー

国内大学研究グループ

ILCサポーターズ

高エネルギー物理学研究者会議
ILC推進パネル
先端加速器科学技術推進協議会(超党派)リニアコライダー
国際研究所建設推進
議員連盟

産業界
民間企業・経済団体

自民党ILC誘致実現
連絡協議会

百人委員会

政治
世界の大学/研究機関・産業界・経済界・地域自治体/社会・政治・サポーターズが一体で推進日本の動き（候補地）
研究者の立地評価 ：北上山地が建設候補地として最適 (2013) 世界の候補地として国際研究者コミュニティーが協働中

現地仕様概略設計案• 地質：良質な岩盤を確認（2009年より調査）• 現地仕様設計案：地下施設設計、施工計画、工事費概算
とりまとめ
 東北ILC施設計画(2020)• 土木学会 岩 盤力学委員会 ILC施設計画評価小委員会(2020年3月)
 「施設計画は技術的成立性を担保しており、その内容が妥当である」と結論

技術開発の動き
すでに基幹技術・技術設計は完成。残るは量産自動化と工学設計の完成  準備研究所で実施
ILCビームの加速実証@独DESY研究所FLASH施設*

ILCの加速技術を実証・実用

世界の研究所で作製した実機モジュー
ルを日本で組み立て総合試験『S1Global』

日米欧の加速器の連結実証に成功

ILC技術設計書(TDR)完成

FNAL

DESY

ILC加速技術を用いた放射光施設を建設

KEK

欧州European XFEL*米国LCLS II*

米欧協力でのシステム実証

TDRに参加した大学・研究機関
参加国/地域:49、参加機関:392、参加者:2400名以上

国内超伝導加速試験施設
超伝導リニアック試験施設
KEK-STF

ILCの加速技術を国内で実証

ILCビームの加速実証試験施設NML(FAST)@米フェルミ研究所
ILCの加速技術を米国で実証

ナノビーム技術確立(KEK-ATF2)

ILCの量子ビーム超精密制御に成功

コスト削減に向けた国際共同研究開始
日米(2016~)
日仏・日独(2020~)

ILCができるとどうなる

科学の発展

次世代の育成地方創生

世界をリードする国へ

国際都市の誕生イノベーションの創出

産業の発展

Science forPeaceILCができるとどうなる

ILCの最重要インパクトは科学的成果。将来へと続く、知的資産を未来に残す

素粒子物理分野のみならず、広い分野で活躍する次世代の人材育成に寄与します

多文化が共生する街づくりが進み、地元住民の生活環境向上に資することが期待できる

ILCのホスト国は、科学を礎にして国際社会をリードし、世界に貢献することが可能になる

ILCが実現されれば、アジア初の国際都市が誕
生する

ILCは最先端技術の結集である。それらの技術の様々な分野への応用が期待できる。

これまで同様に加速器科学研究から多くのイノベーションが生まれる可能性は高い

人類共通の課題に挑む
ILCは科学を通じた平和構築の場としての役割を果たす

ILCから生まれる新しい技術
ナノビーム
制御技術:

超伝導加速技術:

 ・超微細加工技術 ・量子効果素子
・微小電気機械システム（MEMS）

・加速器駆動核変換
 ・核医学検査用核種製造
・省エネ型コンパクト 
放射光装置

・創薬・新材料開発

ILCから生まれた新しい技術により産業の発展とイノベーション創出

まとめ
1

2

・国際リニアコライダー（ILC）は宇宙の歴史を遡るタイムマシン
・ILCは宇宙の全ての謎に迫ることができる

・ILC実現を目指すオールジャパン体制
大学/研究機関・産業界・経済界・地域自治体/政治等が一体で推進
・建設候補地（北上山地）での設計が進行中

3・2020年8月、ILC国際推進チームが設立(IDT)。ILC準備研究所提案書を公表

4

・ILC準備研究所（2022年）、ILC研究所（2026年）設立を目指す関連リンク• 準備研究所提案書 全文（英語）– https://zenodo.org/record/4884744#.YL7osi-MvUI• ILC国際推進チーム（IDT）– https://linearcollider.org• ILC推進パネル– http://jahep-ilc.org/ja/• 高エネルギー加速器研究機構– https://www.kek.jp/ja/• 先端加速器科学技術推進協議会– https://aaa-sentan.org• ILC通信– https://www2.kek.jp/ilc/ilc-tsushin/