GLD organization

GLD

GLD features

1. Moderate B field (3T),

All detector except Muon inside a coil All detector except Muon, inside a coil

2. Large inner radius of ECAL(~2m) to optimize for PFA. Absorber: W(ECAL), Iron (HCAL)

Fine-segmented scintillator read out by MPPC Fine-segmented scintillator read out by MPPC 3. Gaseous tracker: TPC with MPGD readout

Excellent Δp_t/p_t² and pattern recoginition

Vertex and

Intermediate Tracker

TPC

Pixel Vertex Deetctor

Challenge of TPC technology g gy

„

Principle of TPC

^„ Challenges

Pad Plane Central Membrane

„ To achieve

σ

_rφ<150μm after long drift of > 2m

Æ MWPC (large ExB not good)

... Î MPGD readout

„ R&D issues E

„ R&D issues

„ Gas amplification in MPGD : GEM, MicroMegas

„ P p ti s f h mb s:

Bz Drift Time Æ Z position

„ Properties of chamber gas:

drift velocity, diffusion

„ Ion feedback control Drift Time Æ Z position

Position at Pad plane Æ rφ position

Saga-Hiroshima-Kinki-Kougakuin-TUAT-KEK MSUIIT MPI CEA/CNRS C l t

+MSUIIT+MPI+CEA/CNRS+Carleton

KEK PI2 beamline Beam

Calorimeter

Kobe-Shinshu-Niigata-Tsukuba-Tokyo

„ Finely segmented sandwich calorimeter

Š Active material: Scintillator

EM-Scintillator-layer model absorber plate x 13 super layers

Kobe Shinshu Niigata Tsukuba Tokyo

Active material Scintillator

Š Huge number of channel:

EM-CAL(10M), HD-CAL(6M)

S i id 3T t

TT 8June05

T-Layer absorber plate

Š Sensor inside 3T magnet

„ Photon sensor: Multi-Pixel Photon Counter

4cmx4cmx2mm

MPC R/O with WLSF

Š Under development by Hamamatsu Photonics and many other companies.

Š High Gain (~10⁶), High Efficient(~60%)

X-Layer

1 cmx20cmx2mm

MPC R/Owith WLSF

g ( ) g ( )

Low operating voltage(~60V),

Good even in 5 Tesla, will be cheap.

Š Limited dynamic range, noise ? ^Z-Layer

MPC R/Owith WLSF

y g ,

„ CAL. With MPPC readout will be tested

soon at DESY/FNAL ^particles

1 cmx20cmx2mm

MPC R/O with WLSF GLC-CAL super layer

soon at DESY/FN L ^p

Photon Sensor R&D

„

Merits of Silicon Photon Pixel Counter

Š Work in Magnetic Field

Š Very compact and can directly mount on the fiber

Š High gain (~10High gain ( 10 ) with a low bias voltage (25 80V)⁶) with a low bias voltage (25~80V)

Š Photon counting capability

Front View of sensor

4 mm

O(1k) pixels, Each pixel is in Each pixel is in Geiger mode.

# hit pixel

= # input lights

3 mm

~1.3mm^t

= # input lights

Particle Measurements in ILC Det.

„

Particle reconstruction

Charged particles in tracking Detector Photons in the ECAL

Neutral hadrons in the HCAL (and possibly ECAL)

(and possibly ECAL) b/c ID: Vertex Detector

„

For good jet erngy resolution

Æ

Separate energy deposits from

 Large detector – spatially separate particles

„

For good jet erngy resolution

Æ

Separate energy deposits from different particles

 Large detector – spatially separate particles

 High B-field – separate charged/neutrals

 High granularity ECAL/HCAL – resolve particles

R

d=0.15BR²/p_t

R

“Super” detector p

„ Jets are copiously produced at ILC.

Efficient detections of jets are crucial Efficient detections of jets are crucial for physics involving W/Z/Top/H..

30% / E eV) 30% / E

M 2qq(Ge

Projection to M =M

5k events/4y M₁qq(GeV)

to M₁=M₂

ILC でのジェットイベント例

GLD GLD

l ! Dots are signal !

Zoom

ヒッグス研究の要点

„ 標準模型では、ゲージ力に基づく理論である。しかし、粒子の質量項はゲージ 対称性を破るので、自発的対称性の破れにより粒子の質量が生成される機構 対称性を破る 、自発 対称性 破 り粒 質量 成さ る機構 を採用した

(

ヒッグス機構)。これにより、ヒッグス粒子が予想されている。

„ 最近のデーターからは 軽いヒッグス粒子が予想されるが まだ見つかってい

„ 最近のデ タ からは、軽いヒッグス粒子が予想されるが、まだ見つかってい ない。

„ ヒ グス粒子は標準模型の中で唯 のスカラ 粒子である

„ ヒッグス粒子は標準模型の中で唯一のスカラー粒子である。

真空に凝縮している粒子である

„ ヒッグス粒子の性質（質量、生成断面積、崩壊分岐比など）は、高いエネル ギーでの物理により変わる。

„ ヒッグス粒子は発見するだけでなく、その性質を精密に調べ、高いエネルギー の物理のヒントや、真空の性質の理解 を深めることが重要である。

I L C

Higgs Production at ILC gg

„

Higgs

生成反応のダイアグラム

„ ヒッグス粒子の生成断面積

„ ヒッグス粒子の生成断面積

>100k ZH For 500fb^-1

ヒッグス･イベント選別： 2- ジェット･モード

„ シグナル：２ジェット＋大きなエネルギー欠損

Š 測定された粒子の合計不変質量＝ヒッグス質量

Š 測定された粒子の合計不変質量＝ヒッグス質量

Š 測定されなかった粒子の質量＝Z⁰ (Pmis = Pcm – Pobs)

„ 主なバックグランド反応の除去

Š E+e- Æ ZZ : 測定エネルギーの違い、

２ジェットに再構成される条件(Ymax)の違い bクォークイベントの選別

などで区別する

Higgs Search at 500fb gg ^-1 (~4 year) ( y )

Model Independent なヒッグス探索

μ⁺

Z

μ⁻ H

e⁺ Z

Z

X e^- H

μ⁺μ^-系の質量を重心系の エネルギーから引くと、“ネ ギ ら引く 、 H”

の質量を得る

Æ H を直接測定することなく Hの質量がわかる

ヒッグス･スピンの測定

Energy scan Higgs 角分布

Energy scan gg 角分布

ヒッグス結合と粒子質量

ILC における SUSY 研究

„

SUSY

粒子があるとすれば、

LHC

でまもなく見つかると考えれれている

„

ILC

では、

Š 標準模型や、他のSUSY粒子の雑音チャネルが少ない

Š 測定するチャネルが簡単

Š 測定するチャネルが簡単

Š 新しい物理に関する仮定をせずに解析できる

„

Coloured-SUSY

粒子は通常

Non-Coloured SUSY

粒子より軽い ^LHC Æニュートラリーノやスレプトンの質量は

ILC

で

O(0.1GeV)

で測定でき

LHC

での

SUSY

粒子測定を改善できる

SUSY

粒子測定を改善できる

ILC

SUSY 破れの解明

Hidden sector

Origin of Flavor blind Visible Sector

g f

SUSY break Interaction MSSM

SUSY粒子の SUSY粒子の 質量の例

„

SUSY

粒子の質量と結合定数の測定より、モデルパラメーターを 決め、

SUSY

破れの仕組み＝

GUT

スケールでの物理＝を探る

SUSY 破れの機構とシグナル

mSUGRA Gravity Mediated Anomaly Mediated

0

1

3 1

3

~ ~

~ ~

mSUGRA Gravity Mediated Anomaly Mediated

Mass Relation ^g _g ^{fR fL}

f f f

m m

m m

m m

m m

m m m

χ

χ

< < ±

% %

% %

% %

L

0

1 1

0 0

1 1

0 0

1 1

LSP Discovery

R L q

f f f

NLSP LSP

R R

G

M M M

G f f

χ χ

χ χ

χ γ

χ

±

Δ = −

→ + → +

%

% % %

% % % %

0

1 1 may be < 1 GeV

channel

i

W G

χ%^± → ^± + χ% τ% → +τ %

or or

missing Pt

missing Pt

i i P ff /

Sign

NLSP

ature

depend

missing Pt off-vertex / g

low multiplici

ing o ty ev nt

n e s

γ τ τ

R の探索

%l

„

Missing P

_t と

θ

_acop ^{が特徴的シグナル}

„ 偏極ビームが有効

R

„ 偏極ビ ムが有効

Š ビームを使うと シグナルは ~ ２倍 バックグランド ~ 0

e

R⁻

(

^{+ −}

W W

^{+ −}

)

( e e

⁺

→ W W

⁺

)

の質量の決定

0

, 1 R χ

%l % ^R χ ¹

0

,

1

E

_μ分布のエンドポイント

⇒

_{%l %}R

χ

■

の質量

0

0.8 0.6

m

R

GeV

m

_χ

GeV

Δ = ± Δ = ±

%l

%1

χ

宇宙論とリニアーコライダー

高エネルギー Æ 極微の世界

Æ 宇宙創生と発展に寄与した Æ 宇宙創生と発展に寄与した

物理の解明

フロンティアへの挑戦

^{ビッグバン}

宇宙の果てを「創る」

リニアコライダー アベル銀河団＠20億光年

宇宙の果てへ「⾏く」

宇宙探査機ボイジャー

アンドロメダ銀河＠300万光年

宇宙の果てを「⾒る」

121

宇宙の暗黒物質（ Dark Matter ）

銀河の周りを回る星の速度

重力 遠心力 G M /

^{2 2}

/

銀河 重力＝遠心力 G Mm/r = mv /r

銀河外 v= √GM/r

2

銀河

2

M

銀河内 v=√4πGρ/3 r

M

m

星がほとんどいない遠方まで行っても 速度は落ちない。

⇒我々の銀河にも 1 cm

³

当たりに 陽子の質量の 1/3 の光らない物質が ある 即ち 暗黒物質が存在

ある 即ち、暗黒物質が存在 暗黒物質の最有力候補

＝最も軽い超対称性粒子

_χ^～０

Dark Matter

„ WMAP data suggest dark matter

0

, ?

χ τ _{% %}

Candidate 0

ILC 物理のシナリオ

ドキュメント内 Microsoft PowerPoint - 夏期実習2007.ppt [互換モード] (ページ 58-90)