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セ ル ン エル エイチ シー C E R N と L H C 計画 2012・8・21
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CERN(セルン)研究所 ・1954年に発足した。 ・加盟国: ヨーロッパ20カ国 ・年間予算: 約1,000 億円
・加盟国: ヨーロッパ20カ国 ・年間予算: 約1,000 億円 ・職員: 約2,500 人 ・ユーザー: 約10,000人(世界71カ国から) ・1990年 WWWを発明した。 ・15年かけてLHC加速器を建設し、現在運転中。
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LHC ( Large Hadron Collider )
周長 26.6 km 主な実験装置 ATLAS CMS ALICE LHCb 計画承認 1994 建設完成 2008 建設コ費~1兆円
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CERN理事会における日本政府代表 CERN DG Chris Llewellyn Smith 与謝野文部大臣 ダルマ 1995年6月23日 に与謝野馨文部大臣がCERN理事会に出席し日本によるLHC建設協力を表明した(非加盟国の中では日本が最初)。その後も日本は資金協力を行い、総計138.5億円の建設資金協力を行った。 5
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CERNを利用するユーザーの国別分布(2011年6月27日現在)
71カ国から 名 加盟国: 62 % オブザーバー国:29 %(日本 1.8 %) 国別順では アメリカ 1786 名 イタリア 1406 名 ドイツ 1220 名 ロシア 822 名 フランス 905 名 イギリス 732 名 ・・・・・・ 日本 190 名 6 6
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物質は何から出来ているか? 電子(e) u u d 陽子(p) u 水分子(H2O) 酸素原子(O) d d 中性子(n) クォーク
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自然界に存在する4つの力 強い力 > 電磁気力 > 弱い力 >>> 重 力 原子核を作る 光・原子・分子
強い力 > 電磁気力 > 弱い力 >>> 重 力 原子核を作る 光・原子・分子 ・結晶・半導体・ 電波・雷・・・・ 原子力・原爆・ 水爆・太陽・・・ 放射能 落下りんご 月・太陽・星・・・体重 力を伝える粒子: グルーオン 光 W、Z粒子 グラビトン その粒子の質量 : 陽子の100倍 0 なぜか? ヒッグス粒子がなくてはならない!
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素粒子 mg=0 mW=80 GeV mZ=91 GeV ヒッグス粒子のみ未発見。 この発見がLHC計画の主目的。 9
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標準理論の方程式 ヒッグス場(赤い部分)がないと 素粒子が質量を持てない。 10 自発的対称性の破れの提唱 2008
CERNのT-shirt (お土産グッズ) 自発的対称性の破れの提唱 南部陽一郎 R.ブラウト F. エングラー , P.ヒッグス ヒッグスメカニズムの提唱 1979 標準理論の方程式 ヒッグス場(赤い部分)がないと 素粒子が質量を持てない。 S.ワインバーグ, A.サラム, S.グラショー 電弱理論の提唱 10
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ヒッグス場による質量の創生 11 宇宙初期 現 在 本来、粒子の質量はあってはならない。 ←理論(対称性)の要請
本来、粒子の質量はあってはならない。 ←理論(対称性)の要請 現在の真空はヒッグス場で満ちている。 ←南部のアイデアが素になっている。 W/Zやクォークはヒッグス場に引かれ質量をもつ。光はヒッグス場を感じない。 ヒッグス場があるとヒッグス粒子が存在するはず。 ク オ ー 光 速 レ プ ト ン 現 在 W よ り も 遅 い 抵 抗 ヒ ッ グ ス 場 の 海 宇宙初期 相転移 註: 実は 陽子の質量 = クオークの質量(2%)+強い力(98%) 11
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アインシュタインの質量エネルギー等価式 E = MC2
光速 :原子力・原水爆 核融合・太陽/星 エネルギー 質量 :加速器・ビッグバン エネルギー 質量 (註1)広島の原爆では1kgのウラン235が核分裂して0.7gの質量がエネルギーになった。 (註2)LHCのエネルギーでは陽子の約1万倍の質量をもつ粒子を作り出せる。
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加速器の原理 電場で加速する ビーム 陽子 力 磁場で曲げる 力 磁場 電流 (フレミングの左手の法則)
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加速器の主要素:超伝導電磁石 1232 台の超電導電磁石がビームを曲げる。
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建設中のアトラス実験装置 2005年11月
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端部ミューオントリガー装置 (日本+イスラエル+中国)
ATLAS : 日本が担当者た検出器の例 端部ミューオントリガー装置 (日本+イスラエル+中国) つくば市 つくば市 神戸大学 セルンの地下実験ホール セルン地上
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LHC建設に貢献した主な日本企業 推定規模億円(註) ジーエヌディー トリガー用電子回路 古河電気工業 LHC加速器 超伝導ケーブル
~20* 新日本製鐵 双極電磁石の特殊ステンレス材 ~50* 東芝 収束用超伝導四極電磁石 ~15* JFEスチール 電磁石用非磁性鋼材 ~5* カネカ 電磁石用ポリイミド絶縁テープ ~10* IHI (+Linde) 低温ヘリウムコンプレッサー アトラス 超伝導ソレノイド ~10 浜松ホトニクス アトラス,CMS, LHCb シリコン検出器, 光電子増倍菅,光検出ダイオード 川崎重工業 アトラス,CMS LArカロリメター容器, 鉄構造体 林栄精器 ワイヤーチェンバー ~5 信号読み出し集積回路 ~2 ソニー 検出器信号アンプ ~1 ジーエヌディー トリガー用電子回路 フジクラ 耐放射線性光ファイバー クラレ シンチレーションファイバー 有沢製作所 銅箔ポリイミド電極シート 古河電気工業 新日本製鐵 東 芝 浜松ホトニクス (註)推定規模は、部分的な情報から推定しており、実際の契約額と相当にずれている可能性があります。 あくまでも企業の貢献の規模の目安にすぎません。*印は日本による建設協力資金が使用された事を示す。
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実際に観測されたイベントの例。このような衝突が毎秒2千万回起こっている。
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4本の高エネルギーのミュー粒子(→矢印)が出てくる。
ヒッグス粒子が発生すると m m m m 4本の高エネルギーのミュー粒子(→矢印)が出てくる。
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ヒッグス粒子さがしの現状 [公式発表] 2つの実験チームはヒッグス粒子とみられる新粒子を質量125~126 GeV付近に観測した。
アトラス実験チームの結果 CMS実験チームの結果 観測されたイベント数 ヒッグス粒子の質量 [GeV] ヒッグス粒子の質量 [GeV] [公式発表] 2つの実験チームはヒッグス粒子とみられる新粒子を質量125~126 GeV付近に観測した。
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LHCで発見 されるかも 我々の宇宙の4%しか理解してない! 21 重力レンズ効果 銀河クラスターの衝突 銀河の回転速度 暗黒エネルギー
暗黒物質 銀河クラスターの運動 LHCで発見 されるかも 光を出す通常物質 3°K宇宙背景輻射 我々の宇宙の4%しか理解してない! 21
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でも超対称性粒子はまだ1つも見つかってない。
超対称性粒子があると大統一が可能になる。 既に見つかっているもの 暗黒物質の 有力候補 ニュートラリーノ でも超対称性粒子はまだ1つも見つかってない。 22
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2009.5.3 野田聖子 内閣府特命担当大臣 他内閣府より9名
日本からのCERN訪問者の例 野田聖子 内閣府特命担当大臣 他内閣府より9名 野田国務大臣訪問時の写真は 右のページに掲載:
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ま と め 1.セルン(CERN)を全世界からの研究者が使っている。 2.物質はクォークとレプトンから出来ている。
ま と め 1.セルン(CERN)を全世界からの研究者が使っている。 2.物質はクォークとレプトンから出来ている。 その間に働く力は4種類ある。 3.超電導を使った加速器で新粒子を作る(E→mc2)。 4.ヒッグス粒子とみられる新粒子が観測された。 5. ビッグバン直後の物理法則を研究している。 超対称性粒子や暗黒物質も発見されるかも。
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