170■談話室

2010 CERN Summer Student Program の報告
早稲田大学大学院 先進理工学研究科 物理学及応用物理学専攻長 坂優 志

yushi@kylab.sci.waseda.ac.jp
2010 年(平成 22 年)11 月 5 日

1.

はじめに

この夏，2010 CERN Summer Student Program に 6 月 22日から 8 月 27 日まで参加させていただきました。非公式の講義の聴衆は日を追うごとに少なくなり，私も途中からは興味のある講義にしか出ないようにしていましたが，今思えばそういった講義こそ見聞を広げるために参加しておけばよかったと，少し後悔をしています。

学生も含めると，世界中から 400 人ほどの学生が参加する

この講義に関して有意義であったのは，同じ St. Genis の大きなプログラムです。活動内容はおもに午前中の講義と寮の日本人の参加者と講義の疑問点について議論をするこ

各自の所属する部署で与えられる課題への取り組みの二本とができたことです。「review 会をしよう」というと皆進ん柱で，その他にも LINAC や ATLAS の施設訪問や，サマーで参加してくれましたし，物理に関する素朴な疑問をぶつスチューデントによるポスターセッション，プレゼンテー

け合える，貴重な時間を過ごすことができました。真面目ションなど，様々な活動をおこないました。このプログラだなあという反応をする外国人の友人もいましたが，中にムを通しての体験談を，ここに報告いたします。

は私も混ぜてくれという学生もいて，慣れない英語でしどろもどろになりながら議論をしたのも，よい思い出です。

2.

プログラム内容

プログラムの内容は前述しました様に，大きく分けて午前中の講義と午後の配属部署での活動でした。ここでは，講義，午後の課題への取り組み，そして施設訪問やポスターセッションなどのその他の活動について記します。

2.1 講義講義は約 1 ヶ月間，毎日午前中に Globe という場所でおこなわれました。テーマは，加速器物理，素粒子物理，原子核物理，宇宙物理などの高エネルギー物理学に関するもの全般についてで，非常に基本的な実験紹介もあれば，具体的な DAQ システムに関する講義など，内容は様々でした。
勿論講義は英語で行われましたが，スライドがあったのでなんとかついていくことはできました(中にはそれでもつ2.2 活動2.2.1 ATLAS Computing
サマースチューデントは，それぞれ一つの部署に配属され，supervisor の指導の下，滞在中の課題を与えられます。
私は，ATLAS Computing group という部署に配属されました。CERN では，物理学者以外にも，多数のコンピュータサイエンティストが働いており，私が配属されたグループもその一つで，TAG システムというデータベースを扱うグループでした。
ATLAS とは，LHC における巨大検出器の一つで，LHCで加速された陽子が衝突した際に出てくる粒子を検出し，解析する実験をおこなっています。このデータは，解析用のデータになるまでに何段階かのステップを踏みます。以下に，このデータの流れを簡単に示します。

いていけない講義もありましたが…)。
私の専攻は素粒子物理なので，普段馴染みのない宇宙物理や原子核物理に関する講義は新鮮に感じられましたし，素粒子物理に関する講義でも，自分の理解が足りないところに気付けたり，超対称性粒子など，名前だけ知っていた様な物理に関して学ぶことができました。

検出器から最初にくるデータは，RAW データと呼ばれるフォーマットのもので，それを粒子情報に書き換えたものが ESD(Event Summary Data)，さらにそこから解析用に作られるデータが AOD(Analysis Object Data)，そしてAOD からは TAG ファイルと呼ばれるファイルが作成されます。TAG ファイルというのは，興味のある事象の選択を

1 日 3 回の講義の後には，30 分の質疑応答の時間があり，しやすくするために，事象の run number や粒子数，missing

学生が様々な質問をぶつけていました。質疑応答の後は基E t などの情報をもった，データのカタログの様なファイル

本的に解散なのですが，その時間帯を狙って直接疑問をぶです(図 1)。

つけにいくと快く応じてくれるので，私も何回かこの時間を利用して質問をしにいきました。

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図1

ATLAS experiment data flowATLAS 実験において，解析用に興味のあるデータを選択う噂を聞いていたので，何か一つやり遂げて貢献してやりする際にはこの TAG ファイルが使用されているのですが，たいという思いがあり，なぜそんなに働くんだといわれた

TAG ファイルの管理には，Oracle というデータベースシスこともありましたが，supervisor の予定以上に課題をこなせテムが使われており，Oracle の知識なしで TAG ファイルたことに関しては達成感を感じていますし，実際に自分のを扱うことは難しくなっています。

作ったコードが今後 CERN で使われることも嬉しく思いまATLAS Computing group は Oracle の知識がなくてもデータを選択，利用できるように ELLSI，AMI などの様々なツールを作っています。
ATLAS Computing group の作成しているツールのひとつに，transforms という，データの形式を変換するものがあす。
さらに，ここでの活動を通じて，加速器実験のように大量のデータを扱う場合に，どの様にしてデータを管理，使用するのかといったことを学ぶことができたことも，自分にとってプラスになったと感じています。

り(たとえば，AOD から ESD を作成したり，TAG ファイ

初めは，ハードウェアをやりたいと思って希望を出した

ルから AOD を作成したり)，今回私は，ATLAS Computing

のに，ソフトウェア，しかも物理学者ではなくコンピューgroup での活動として，この transforms に関する二つの課タサイエンティストの部署に配属されてしまい不安に思っ

題を与えられました。ていましたが(特に自分はプログラミングが不得手だと思っ一つ目は，TAG ファイルから AOD ファイル，ESD ファていたので)，この体験を通じ，得手不得手もある程度はあイルを作成するような athena のプログラムをバージョンアッるにせよ，やるかやらないか，気持ちの持ちようだと自信プさせること。ここに athena とは，ATLAS 実験でファイをもつことができたのは，大きな収穫であったと感じていルを扱う際に使用するフレームワークのことです。二つ目ます。

は，AOD ファイルから，興味のある run number, event
number のものだけを抽出して，サイズの小さな AOD ファ

2.2.2

t 粒子解析

イルを作成するためのコードを書くことでした。今回私がCERN に訪問できる稀なチャンスなので，サマースチュー作成したコードは，athena 上で動作するようなものを作成

デントのプログラムとは独立に，講義が終わった最後の 2しなければならなかったので，最初の 1 ヶ月はひたすら TWiki

週間(ATLAS Computing での活動もだいたい終わってから)にあるチュートリアルを読みながら，athena のセットアッは，毎日のように ATLAS で t の ID の研究をされている日プをして，実際にサンプルを走らせたり，ATLAS Computing

本グループの中村浩二さん(東大 ICEPP)を訪問して，に慣れるために ELLSI を使ったりという，いわば練習の日々

ATLAS での t 粒子解析の基本について教えていただきましでした。Supervisor に説明してもらっても，英語がわからた。

ないのかコンピュータ用語がわからないのかもわからない

素粒子標準理論で存在が予言されているものの，未だ発状態で，最初の 1 ヶ月は苦労しましたし，貴重な CERN で見に至っていない Higgs 粒子の探索が，現在の素粒子物理の日々がチュートリアルを読むだけで過ぎていくことに苛学の最重要課題の一つに挙げられており，その探索モード立ちと悔しさを感じていましたが，後半は慣れたからか作のひとつで Higgs 粒子が t 粒子に崩壊するモードがありま

業が捗り，予定よりも 2 週間早く課題を終え，debug も含す。ATLAS 検出器において， t 粒子の同定効率を上げるこめてコードの改善作業までを終えることができました。サとはこの Higgs 粒子の発見能力の向上につながる重要な研マースチューデントにはあまり成果は期待していないとい究のひとつです。

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実際にこの短い期間で学べたことは，解析の基本であるムパイプがどのようなものかなどは知ってはいましたが，モンテカルロシミュレーションとデータの比較の方法です。

この大きさのパイプが 27 km も続いている，この小さな半ATLAS のデータや，モンテカルロシミュレーションを扱う導体のモジュールが巨大な検出器に敷き詰められているとには，athena を使用する必要があり，具体的にはどのよういうことを，現物(正確には現物とおなじもの)を目の当たにして athena を使用して解析用の root ファイルを作成すりにして，その壮大さと技術力の高さに胸を打たれました。

るか，ntuple を作成するコードを書くかといったことを教今はビームが出ているため，数年前のサマースチューデわりました。フレームワークを使ってデータを扱うというントの様に実際に ATLAS 検出器そのものを見学できなかっこと自体が，大規模実験ならではのことで，自分にとってたことは残念でしたが，それでもこれらのモジュールや，は初めての体験であり，現場で働いている方に直接教えてモニタリングをしている現場を見学できるのは，現地ならいただけるという貴重な機会を与えていただいたことに感ではのことであり，施設を訪問できたことは大いに有意義謝しています。

であったと感じています。

t 粒子のデータを扱うという経験自体はできたものの，自分の力不足で実際に解析をするにいたらなかったことは

2.4 ポスターセッション

残念ではありましたが，サマースチューデントとしての活サマースチューデントプログラムでは，ポスターセッショ

動で，データを取得してからファイルを蓄積するまでの過ンやスチューデントセッションに参加し，自分の研究，活程に携わり，その後は実際に解析データを作成し，グラフ動内容などを発表することができます。プログラム参加前化するという，物理実験において重要な二つのプロセスをから，「英語で発表をする」という経験をしたいと強く思っ体験することができたのは，非常に幸運なことでした。ていたので，募集がかかってすぐ一番のりでポスターセッ

人よりもやることが多い分時間の制約はありましたが，ションに応募しました。内容は，TAG group の仕事紹介でその分 CERN にいるという貴重な機会を積極的に活かせたす(図 3)。仲良くなった友人たちが質問をたくさんしてくと思っています。このきっかけをくださった寄田先生，ごれたお陰で，充実した時間を過ごすことができました。準

多忙のなか私の相手をしてくださった中村さんには本当に備はしていたつもりでしたが，やはり英語での答弁は難し感謝しております。

く感じられ，それだけにやり終えた後は達成感がありました。もしこのプログラムに参加できたら，ポスターセッショ
ンかスチューデントセッション(もしくは両方？)へ挑戦す

2.3 施設訪問
施設訪問は，ATLAS のモニタールーム，SM18 という超ることを強くお勧めします。

伝導マグネットや冷凍技術などの実験棟訪問と，LINAC，コンピュータセンター訪問の計 2 回ありました。
ATLAS Visit では，Pixel，SCT，TRT といった innerdetector，SM18 では，ビームパイプの中の構造，四重極マグネットなどを見ました。施設訪問の最大の醍醐味は実際に実験で使われているモジュールと同じものが見られるということだと思っております(図 2)。
どこにいっても驚くのはスケールの大きさです。検出器の大きさや，内部にどのようなモジュールがあるか，ビー
図3

ポスターセッションの様子

共に参加した下島さんと。

3.

交流

海外に行くのは今回が初めてだったので，何から何まですべてが目新しく映りました。車が右側を走っていることも，周りにアジア人がほとんどいないというのも，水を買ったら炭酸水がでてきたことも，すべてが新鮮でした。勿論，
図2

SM18

日本語がまったく通じないという環境もです。

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元々英語に自信がある方ではありませんでしたが，日本以外からのサマースチューデントも英語が下手という話を

4.

日常生活

以前から聞いていたので，外国からの参加者もそんなに喋CERN での 1 日は，朝 9 時の講義から始まり，午後は各々ることができないだろうと，高を括っていた部分がありまのオフィスで課題への取り組みでした。サマースチューデ

した。けれど実際現地に行ってみて，どの国の参加者も流ントは，だいたい夕方 5 時から 6 時には帰っていたように

暢に英語を使いこなす姿をみて，ここまで英語を喋ること思います(日本人参加者はもう少し遅くまでやっていましたができないのは日本人だけだという事実に驚きました。こが…)。この時期のスイスは日が落ちるのが遅く，夜 8 時かんなに格差があるとは思っていなかったのです。

ら 9 時くらいまでは明るいことに驚きました。日本での研考えてみれば，英語を書いたり読んだりする機会は中学，究生活と比較すると，明るいうちに帰るというのは気持ち高校とありましたが，会話そのものの経験が圧倒的に少なが悪くて，夜遅くまでついつい作業をしてしまいました。

かったので，言いたいことがあっても言葉にできない場面

CERN で働く大半の人，というか日本人以外のほとんどのや，単語自体は知っているのに発音を知らないがために聞人は，夜の 7 時までには帰宅していて，噂には聞いていまき取れない場面もたくさんありました。特に最初の数週間したがこんなに働くのは日本人だけなのだという現実に驚は，慣れない英語でしかコミュニケーションをとることがかされました。

できないという環境が大変に感じられましたし，特に集団での会話に入っていくことは非常に難しかったです。

平日は大体，講義と課題への取り組みで終わりますが，せっかくのチャンスなので土日はいろいろなところへ繰りせっかく海外へ行くのだから，ある程度は喋ることがで出しました。ジュネーヴ，パリ，ベルン，チューリッヒ，きるようになってから帰りたい！という思いが強かったの

ロンドン，ツェルマットと，友達といろいろなところに遊で，会話にならない会話をすることにも非常にエネルギーびにいきました。

を使いましたが，できるだけ積極的に外国人と交流をするようにはしていました。

もともと相対性理論に興味があって物理の道を選んだので，ベルンのアインシュタインの家に行ったときの感動は中には，日本人というだけで興味をもってくれる仲間た大きかったです。窓から時計台をみて，「この時計台をみなちもいて，特に Ozlem というトルコ人の参加者やポルトガがら相対性理論を考えたのかもしれないなぁ」などと，想ル人の Eric とは非常に仲良くなることができ，多くの時間像を膨らませてしまいました。

を共にすごしました。

どの街も，いわゆるヨーロッパの建物といった感じのデ時間とともに交流の輪も広がっていき，世界中に友人を作ることができました(図 4)。

ザインでとてもきれいで，なかでもジュネーヴのレマン湖の噴水はとても気に入り，近場ということもあって 3, 4 回いきました(図 5)。

図4

寿司パーティの様子
図5

ジュネーヴの町並み

同年代で，物理を通じて世界中に仲間ができたことを非常に嬉しく思います。英語力に関していえば，最終的に満最後の週は，日本人参加者の冨田さんと一緒に，LHCb，足のいくような向上は得られませんでしたし，いろいろとCMS，ALICE の三つの検出器のあるエリアへ，自転車で繰

悔しい思いもしましたが，その分英語力をもっとあげてやり出しました。運よくすべての施設内に入れていただき，るというモチベーションは高まったように感じます。研究

コントロールルームにも入ることができました。サマース

生活を続けるならば必要不可欠な能力であると思うので，チューデントとしての最後の日曜日としては，最高の過ご今後も今まで以上に精進を続けていこうと思っています。

し方だったと思っています。

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5.

今後このプログラムに望むこと

7.

謝辞

講義の動画や，スライドが web にアップされることになっ本プログラム参加に際し，非常にたくさんの方のお世話ているのですが，なかなかアップされなかったり，結局未になりました。この場をお借りしてお礼申し上げたいと思だに載っていないスライドもあります。英語が聞き取れないます。

かったり，スライドをめくるタイミングが早かったりした講義もあったので，もっと早くアップしてもらえていたら復習に使えてよかったかと思います。
ただ，上述しましたように，様々な行事が用意されてい手続きなどでお世話になりました KEK の石川様，西村様。現地に駐在されていて，終バスをなくしたときに助けてくださった KEK の福田様。

ましたし，積極的に動けばいくらでもやれることはありま

推薦状をはじめ，書類の書き方や現地での過ごし方につした。非常によくできているプログラムだと思います，今いて相談に乗っていただいた寄田先生，現地でお世話になっ後もこのプログラムが続くことを望みます。

た寄田研究室の木村さん。

6.

ピューティングに関して相談に乗っていただいた前野様。

Supervisor の Florbela，ATLAS TAG group の皆様，コン総括

憧れの地，CERN で実際に LHC が稼動し始めたタイミングで研究生活を送ることができ，かねてから経験したかった留学，海外旅行，さらに世界各国に友人を作ることができるという，本当に，本当に恵まれた環境に身をおかせてもらえたことに，心から感謝しています。

貴重なお時間を割き， t 解析に関していろいろとご教授くださった中村さん，ATLASJapan の方々。

ArDM 実験の紹介や BBQ に招待してくださった ETHZの堀川壮介さん，ArDM の方々。
食堂でお話をしていただいた早野先生，同じ時期に滞在していた筑波大の学生の皆様，そして，苦楽を共にしたサ

この短期間で自分がどれだけ成長できたかは，わかりません。
実際には大して進歩をしていないようにも思います。

マースチューデント，特に日本人参加者の王さん，高木さん，下島さん，冨田さん。

しかし，この第一線で働く人たちと働き，世界最大の実験施設に感動し，同年代の物理，コンピュータサイエンス，エンジニアリングを専攻する学生たちと会話したりした，たくさんの新しい経験が，今後の私の人生に大きな影響を与えることは間違いありません。この経験をどう活かすかは自分次第。今後も精進を続けていきます。

皆様のお陰で，素晴らしい夏を過ごすことができました。
心からお礼申し上げます。
本当にありがとうございました。