192■談話室

CERN Summer Shool に参加して大阪大学大学院 理学研究科物理学専攻 修士課程 1 年

柳田 陽子
yoko@champ.hep.sci.osaka-u.ac.jp
2008 年（平成 20 年）10 月 31 日

1

はじめにの，それぞれが配属された研究室での研究がある。初めの 1 週間は，いろいろな登録やコンピュータの使い方，この夏，私は 6 月 24 日から 8 月 22 日の 2ヶ月間，説明会，自己紹介などで過ぎていった。何をするにも緊CERN Summer School に参加し，本場の研究所での研究，検出器製作の見学，大実験の見学，最先端の講義，友達との出会いなど，たくさんの経験を得ることができ張していたが，講義が始まり，毎日の過ごし方が分かってくると，とにかく毎日が楽しくなった。

た。はじめに，このすばらしい機会を与えてくださり，全面的に私たちを支援してくださった KEK に感謝いた

3

活動内容

3.1

講義します。

2

いざ CERN へ講義の始まりは素粒子物理学入門，検出器などのテーマだった。講義室の各席に備え付けのイヤホンをつけ，大学に掲示された，本プログラムのポスターを見た。

とにかく英語を聞いた。知らない言葉はなかなか耳に入

初めは日本から募集 3 名程度とあるのを見てすぐあきららなかった。初めのうちは知ってる知識を当てはめるだ

めていたが，チャンスは行動しないとゼロだと思い直し

けで，なんとか理解できたが，2 週間を過ぎると分からて応募を決めた。参加の連絡をいただいたときは本当にない内容が耳に入ってきて，ついていくのは大変だった。

驚いた。まさか，いや確かに！ それからは，期待や不しかし講師の方々は個性的でよく学生の笑いをとり，説安や緊張で準備にあたふたした。Supervisor の Augusto

明が上手だった。加速器，コスモロジー，物質と反物質

Ceccucci 氏には，初めてつたない英語でのメールを送り，の講義に興味を持った。

CERN での仕事や，初めの 1 週間にやること，イタリ
アからも Summer Students がやってくることなどを聞いた。彼らとの交流，CERN での研究と生活に憧れた。
同じ日に出発した家城くん、白石くんとは初めて関西空港で会い，早速互いの日々の研究や実験の話，CERN で参加する実験などの話で盛り上がった。飛行機から下の雲に映る飛行機の影とそれを囲む丸い虹を見て，虹のでき方を議論した。物理が好きな仲間がもうすでに出来たことがうれしかった。こうして意気揚々と期待にあふれてジュネーヴへ向かった。空港まで，Augusto が迎えに来てくださった。なんて親切な方だろう！ 緊張して，車内でなかなか言葉が出てこなかった。ついに来てしまったと実感した。

Summer School のプログラムは，6 週間の午前中の講義と，加速器やコンピュータセンターの見学，プログラム中に 1 日だけ参加するワークショップ，そしてメイン

3.2

NA62 での研究

3.2.1

Introduction

私は Summer School での研究として，NA62 実験に参加した (図 1)。NA62 実験は，荷電 K 中間子の希崩壊

K + → π + ν ν̄ の分岐比測定を行う。これは，小林・益川理論による CP 非保存の検証と，標準理論を超える物理の探査を目指している。NA62 実験は，CERN の SPS加速器による K 中間子の崩壊測定を行った NA48 実験の検出器を引き継いでいる。NA48 実験では，中性 K 中間子を用いた直接的 CP の破れの検証となる ²0 /² の測定や，荷電 K 中間子 K ± の直接的 CP の破れの探索などが行われた。これを引き継いだ NA62 実験はこれまでに，Rk = Γ(K ± → e± ν(γ))/Γ(K ± → µ± ν(γ)) の測定によるレプトンユニバーサリティの検証実験などを行っ

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こしながら進み，導線の端で電気信号が読み出される。
導線と飛跡の距離が大きければ，電子が導線に到達するまでに時間がかかる。これを利用して，粒子がストローを通過する時間と測定された信号の時間の差により，粒子の飛跡と導線との距離が分かる。このため，ストローは全体の長さにわたって導線との距離を同じに保たなければならず，そのずれはトラッキングの分解能 120 µmより小さくなければならない。導線は張力により直線にすることができるが，薄いフィルムからできたストローは歪みやすい。従って，ストローチェンバーを作製するときには，ストローの位置を測定しなければならない。
すべてのストローの歪みを調べるために，自動で位置を
図 1: NA62 実験の液体クリプトンカロリメータの前にて。背の測定するシステムが必要である。この目的のため，私は低い私から右に，実験のリーダー Augusto，Summer Studentsの Elisa，Paolo，Aniello。

自動測定システムの原型を開発した。

た。次の希崩壊測定に向け，検出器の改良の一つとして，3.2.2

ストローチェンバーの導入があり，私はこの製作のための，ストロー位置自動測定システムの原型を製作した。

測定システム本自動測定システムの原理は，カメラの位置を変えながら撮った画像を元にして，ストローの位置を測ること

NA48 実験の磁気スペクトロメータは，四つのドリフトチェンバーと，それらの中央の双極子電磁石により，である。二つの直行した方向から二つのカメラで数 cm荷電粒子の衝突位置と運動量を観測した。このスペクトら筒の断面の端を見つける。カメラの横方向のずれは，ロメータは，真空の崩壊領域と隔てられたケヴラーウィまっすぐに張ったワイヤーの見え方を用いて補正する。

ンドウの下流で，大気圧のヘリウム中に置かれていた。

カメラは二つのモータを用いてストローの軸方向と，そこのケヴラーウィンドウとヘリウムガスによる π 中間れに垂直な方向の二方向へ動かし，手作業で張った一列子などの多重散乱を抑えるため，NA62 実験では，崩壊のストローを，一本見ては隣の一本へ移り，これを繰り領域と繋がった真空中にスペクトロメータを設置する。

返して一度に一列のストローの歪みを測定する。モータ

ストローチェンバーをもちいてスペクトロメータを作製の操作，画像の取得，画像からストローの位置を読み出すれば，チェンバー自身の物質量が小さいため，ビームす作業はすべて National Instrument 社のビジュアルプ

ハローの粒子によるバックグラウンドも抑えられる。

ログラミングソフトウエア，LabVIEW を用いる。私は，全部で四つのチェンバーは，電磁石の前後に二つずつごとにストローの側面の写真を撮り，得られた画像か次の三つの LabVIEW のプログラムを製作した。

設置され，それぞれのチェンバーは，平行に並べられたストローのレイヤーを，45◦ ずつ回転して四つの (x, y, u, v)

1. USB カメラにより画像を取得する。の方向で位置を測定する。一つのレイヤーは，軸に対し2. 画像からストローの位置を得る。て右か左かの判別をするために，また粒子から見た隙間を埋めるために，4 層の平行なストローが，軸の位置を3. 制限スイッチを確認しながらモータを動かす。

少しずつずらしながら並べられる。このひとつの向きは試作として，私は一つのカメラと一つのストローを用い

およそ 500 本のストローで構成され，スペクトロメータてこの課題に取り組んだ。

全体では約 8000 本にもなる。1 本のストローは，金属を蒸着させた厚み 36 µm のマイラーを直径 10 mm，長さ 2 m の筒（ストロー状）に巻いたものである。内部には CO2 , C4 H10 , CF4 の混合ガス，中心軸にはストローに電圧をかける導線が入る。

3.2.3

USB カメラによる画像の取得

USB カメラから画像を取得するためのプログラムを探し，そのサンプルプログラムに，画像の保存先，画像

ストローチェンバーは，ガスイオン化検出器の一種でファイルのタイトルを番号で自動的に設定するためのプある。荷電粒子がこのストローを貫通すると，内部のガログラムを追加した。図 2 はこのプログラムを用いて取スはイオン化されて，作られた電子はストロー内部の電得したストローの写真である。

場に従って中心に張られた導線へ向かってシャワーを起194
でに製作済みで，私はモータを駆動させることに努めればよかった。モータのドライバは，向きと進む（ステップ）という二つの指令を与える TTL の入力端子を持つ。

TTL をステップ端子に送れば，モータは設定された回転角度だけ回り，カメラが一歩進む。PC からの信号は，USB ケーブルで入力/出力モジュールに送られ，そこでTTL 信号に変換され，モータのドライバへ送られた。
図 2: USB カメラで取得したストローチューブの画像。

カメラの台でフレームを壊さないために，二つのスイッチ（制限スイッチ）をストローの端に対応するベル

3.2.4

トのフレームに取り付けた。カメラが端に来ると，カメストロー位置を画像から取得する

ラの固定台から飛び出した棒がスイッチを押す仕組み

LabVIEW の画像処理プログラム NI Vision のサンプ
ルプログラムを用いて，画像内の一本の線上のピクセだ。カメラ位置の基準（home）として，もう一つのスルから濃淡の鋭い点（エッジ）を見つけ，座標を保存すは，この始点から決めた歩数だけ上にカメラを動かし，るプログラムを作製した。一つのピクセルの幅は 15 µm

始点のスイッチが押されるまで下降させた。スイッチがで，これは許容されるストローの歪みより小さいため，押されているかの確認と，モータの駆動は同時にはできこの画像を用いた測定方法で問題はない。画像のエッジないため，モータを 5 歩進ませるごとにスイッチを読み，は，コントラストとスティープネスというパラメータでスイッチが押されていなければプログラムは繰り返され定義した。この数値を変え，一本の線の座標を与えると，る。もし不意に上か下の制限スイッチが押されると，プストローチューブの端の位置を出すことができた。しかログラムはカメラを始点に戻す。

イッチを画像取得の始点に取り付けた。私のプログラム

し同時に，ストロー画像の中心付近に照明の反射によって間違った点も選ばれたため，ストローのおおまかな位置情報から本当のエッジを選択する演算，沢山の誤ったエッジを出さないための照明の工夫が必要であった。

3.2.6

結果と今後について

私は，画像を撮る，ストローのエッジを見つける，モータを動かすという三つの働きをする LabVIEW プログ

3.2.5

制限スイッチを確認しながらモータを動かす

ラムを作製し，基礎となるこれらのプログラムは正しく動いた。次のステップは，これらの統合，カメラの位置モータの移動方法を図 3 に示す。モータは下部でベルの補正とともに，エッジを記録すること，横への移動のトと接続し，ベルトにはカメラが固定され，そのフレーためモータを追加すること，ストローへの照明の工夫でムはストローが固定されたフレームと接続され，これらある。この仕事はストローチェンバーを作製する Hans

全体は 45◦ 傾けることができた。こうした装置全体はすと Francisco に引き継いだ。これがうまくいけば，実際に使われるストローフレームが作られた後，このシステ
ムを用いて製作が始まる。

Takepicture

Straw

Rubber belt

Upper Switch

Camera

input
PC

USB

SignalI/O

Digital signal
010011000100

outputstep
direction

3.3

Poster Session，見学

同じ NA62 の Summer Students とポスターセッショ

Home Switch

ンに参加し (図 4)，それぞれの仕事の紹介をした。同時

Lower Switchに他の学生の仕事を知ることができた。

Motor
Motor
Driver

motor axis

Summer School のプログラムとしてコンピュータセンターと Linac を見学した。ATLAS の見学は正規のプTTL
USB

ログラムになかったが，あの巨大な検出器を目の当たりに見ることができるのは今しかないと思い，川本辰男先生に無理にお願いして見学させていただいた。ほぼ完成

図 3: 自動位置測定システム。コンピュータから USB 経由でモータに指令を送り，三つのスイッチの ON/OFF を読み取る。モータが回ると，ベルトに固定された USB カメラがストローと平行に移動する。

されていたため，検出器の中の様子はもちろん見ることができなかったが，説明を聞き，地上にある検出器の一部を見て，迫力と，ヒトと素粒子の戦いを実感した。

195で聞いてくれた。この日発表を終えた NA62 の Summer

Student の Paolo，私と，以前に Student Session でみん
なの前で発表した Aniello は，この週末に帰国することになっていた。Meeting 後に，2 階の図書室の前の廊下で「僕たちは Summer Students で一番だよ」と Anielloが言った。Paolo も賛成した。
「そうだよ，もちろん！ 今
この廊下にいる人の中で，僕らが一番だ！」 彼らの言う通り，私も自分のことを誇らしく感じた。

4.2

普段の生活と週末

毎朝，小鳥の鳴き声と窓から差し込む光に起こされ，
図 4: Poster Session にて NA62 の Summer Students。左か自転車に飛び乗り，ジュラ山脈にかかる雲を背にして国ら Yoko, Paolo, Elisa, Aniello。

境を超え，CERN へ向かう。私のホステルは CERN の4

CERN での生活，研究の様子

4.1

研究の様子

Entrance B から 2 km ほどの距離にある St. Genis Hostelと呼んでいた CERN の hostel で，どの階も Summer
Students でいっぱいだった。近くのスーパーマーケットで買ったパンを毎朝食べた。コーヒーを飲み，大講義室

研究室で仕事をするときは，ときどき向かいの席ので研究室の仲間と並んでの勉強が終わったら，彼らと，Elisa にプログラミングを教え，私は Elisa に英語を教わり，一緒に kinematics を考えたり，同じ部屋のポス仲のいいイタリアの学生たちと，その場に居合わせた学

ドクの先輩 Simone に ROOT の使い方を一緒に教わっ大変な賑わいになる。席のとれない大人数グループの私たりした。実験の全体のことや，poster 発表の資料づくたちは，好んでレストラン前の芝生に輪になって食事をりを尋ねに，向かいの部屋の Mauro も訪ねた。しかしした。初めて会う学生には，みんな必ず握手と自己紹介

大半は実験室でモータや LabVIEW と格闘していた。

をし，名前と出身と，参加実験を教え合った。母国語訛

私の仕事を見てくれた Hans Danielsson 氏は，ATLASりの英語での会話は，とてもリズミカルで楽しく，まさの TRT（Transition Radiation Tracker）の製作に携わっに多様な音楽だとよく感じた。自身の考えを恥じらいもており，TRT のプロトタイプを見せて，設計の工夫や製なくさらっと表現する彼らは，みんなとても生き生きし作，設置の様子を話してくれた。NA62 のストローチェていた。

生をさそって共にレストランへ。講義後のレストランはンバーは，この TRT の製作を参考にして設計されてい各自の研究の後は，自然に集まって CERN のレストる。Hans がバケーションにでかけている間は，物の製作ランで夕食を共にしたり，サッカーをしたり，週末の予に詳しい Francisco とエレクトロニクスに詳しい Sergey

定を組んだりした。二週に一度の学生主催のパーティににお世話になった。実験室で，私は USB カメラを動かすも参加した。Paolo と Aniello は，他にもう二人の同じ大ために必要なプログラムや画像処理のプログラムを Web学からの学生の Lucia と Francesco と一緒に CERN のから探し，CERN のソフトウェアのサーバから探し，イ近くにアパートを借りていて，ときどき，私と Elisa をンストールし，LabVIEW の解説書を図書館で借りてき夕食に誘ってくれた。私以外はみんなイタリアの学生。て，Web でも調べ，画像処理の勉強をし，初めて一つのもちろん夕食はパスタ。鍋にあふれるほどの farfalle（イプログラムを作るまではかなり大変だった。Hans と相タリア語で蝶，ショートパスタの一種）が入り，Yoko は談し，分からないことがあると CERN の Help desk に塩加減のチェックを頼まれた。苦手だと思っていたチーメールで聞いたりもした。要領を得るには時間がかかっズやオリーブがとてもおいしかった（Buono!）。ジェス

たが，初めて自分の手で一から作ることができたことがチャーや表情が豊かなイタリアの仲間と過ごすうちに，うれしかった。

私もすっかり目を見開き眉を上げることができるよう物作りの大好きな私は，この仕事がとても楽しかった。になった。みんなで話をしているときに，発言を求めプログラムを結合してすべての確認をする時間がなかっられないと相づちを打つだけで聞き入ってしまったり，たのはとても残念でならない。しかし，最後の週に NA62

英語もゆっくりとしか話せない私を，“おとなしい” との Weekly Meeting でつたない英語でも発表をさせてもAniello が思っていたことに，日本からの仲間と日本語らい，その私の説明を Supervisor の Augusto は終始笑顔でしゃべっていたときに知った。“Yoko! Why you can196
speak so faster?” と，とても驚かれてしまったのは本当にショックだった。Aniello にも話したいことは山ほどあるんだよ，と，悲しくもなった。しゃべらないわけでし，笑い，歌を歌った。自分のことも知ることができた。

はなかったが，語彙の不足に苦しんだ。彼らのようにスかったものだろうと思う。

こうして，沢山の時間を学生や研究者と過ごし，議論
こんな素晴らしい体験は，本当に今の時期でしかできなムーズに英語で話したい。
一度，遅刻して入り口から座りやすい席で受けた講義
後に，Lucia が悲しそうに，「昨日ずっとイタリア語で話5としてたから怒ったの？ ほんとにごめん！」と話しかけてきた。びっくりして私は「遅刻しただけだよ，ごめんね！」と言った。Paolo が言う。“Are you angry?,” “No,”“Are you hungry?,” “Yes!! Let’s go to the restaurant!”
いつもこんな調子だ。Massimiriano は日本語に興味を持ってくれて，日本の Summer Students とたくさんの日本語を教えた。こんにちは，げんき？ などの言葉を彼はものすごくしっかり覚えてくれて，それ以後，イタリア語訛りで「げんき？」と話しかけてくれたときはとてもうれしかった。初めて Lucia に会ったとき，Paolo に教えてもらっていたイタリア語の歓迎の言葉を言うと，

Lucia は感激してハグしてくれた。きっと Lucia も同じようにうれしかったのだろう。言葉はそのものの意味以

この体験を通じて，みなが共通して興味のあるこの宇宙への探求を，世界中で協力，あるいは競争して行っていることを，知識ではなく肌で感じた。これまで以上に，素粒子の研究，実験に興味が湧いてきた。もっといろいろなことを知りたい，実験に携わりたいと強く感じた。
これからの私は全力で人生を楽しみたい。将来，CERNやどこかの研究所で，この Summer Students の仲間たちと再会できることを心待ちにしている。その頃には，shy だった Yoko が，もっとおしゃべり大好きな Yoko になっていることを願って，これからも英語に慣れ親しんでいたい。
充実した二ヶ月の間に，自分で世界を切り開き，自信上の意味を含んだ。

Montreux から歩いていったシオン城の崖の，パラソルの下でレマン湖に浮かぶ太陽に目を細めながら，Luciaたちと人生について語った。Lyon へ旅に出て，共に遊び，みなで目的の宿まで迷い，Annecy で一人はぐれ，今後の抱負とプログラムへ望むこを得ることのできたこのプログラムに参加した意義は大きい。是非，これからもずっと継続していただきたい。
これから Summer Students を目指す人は，とにかく積極的に挑んでほしい。

再会し，抱きしめあった (写真 5)。異なる文化，宗教と科学についての議論，素粒子実験，なんて興味深いのだ
ろう。

6

謝辞
このすばらしい機会を与えてくださった KEK，CERNと，支援してくださった CERN の Summer Student

Team のみなさん，KEK の岩見さん，河西さん，そして近藤敬比古先生に深く感謝します。ご指導いただいた
Supervisor の Augusto，Hans，CERN 滞在中にお世話になった早野先生，内藤議員，川本さん，花垣さん，内田さん，昨年，一昨年の日本からの Summer Studentsのみなさん，ありがとうございました。本プログラム
を勧めてくださり，推薦し，送り出してくださった山中卓先生，今後にご期待ください。そして，この熱い夏を共有した家城君，石田君，白石君，渡邉君，Summer

Students のみんな，これからもずっとよろしく！
図 5: Summer Students の仲間とともに，Annecy にて。
体調を悪くした時のこと，仲間が CERN の病院へ連れて行ってくれた。帰るかどうか，医者に勧められたオ
レンジジュースを飲みながら悩んでいたとき，みんなが本当に心配してくれた。自分を大事にしなければと強く感じ，その日は早退することを決意した。