資料3　リニアコライダーワークショップ（LCWS2016）

リニアコライダー ワークショップ

（LCWS２０16)



2017年2月1日 文部科学省 ILC有識者会議



東京大学大学院理学系研究科物理学専攻 素粒子物理国際研究センター



駒宮幸男

資料３

1991 Sep 9-14, Saariselka, Finland

1993 April 26-30, Hawaii, USA

1995 Sep 8-12 Morioka, Japan

1998 Nov 26-27, Beijing, China

1999 April 28 - May 5, Sitges, Spain

1999 Mar 17-18, KEK, Japan

1999 Nov 3-6, Seoul, Korea

2000 Aug 9-11, Taipei, Taiwan

2000 Oct 24-28, Fermilab, USA

2001 Oct 31-Nov 2, Beijing, China

2002 Jun 27-29, Santa Cruz, USA

2002 Jul 10-12, Tokyo, Japan

2002 Aug 26-30, Jeju Island, Korea

2003 Jan 9-11, Arlington, Texas, USA

2003 Jul 28-31, Cornell, USA

2003 Nov 13-16, Monpellier, France

2003 Dec 15-17, Mumbai, India

2004 Jan 7-10, SLAC, USA

2004 April 19-23, Paris, France

2004 Jul 28-31, Victoria, Canada

2004 Sep 1-4, Durham, UK

2004 Nov 9-12, Taipei, Taiwan

2005 Mar 18-22, Stanford, USA

2005 Jul 11-14, Daegu, Korea

2005 Aug 14-27, Snowmass, USA

2005 Nov 14-17, Vienna, Austria

LC Workshops History

Red: Europe

Blue: Americas

Green: Asia

2006 Mar 9-13, Bangalore, India

2006 Jul 19-22, Vancouver, Canada

2006 Nov 6-10, Valencia, Spain

2007 Feb 4-7, Beijing, China

2007 May 30- Jun 4, Hamburg, Germany

2007 Oct 22-26, Fermilab, USA

2008 Mar 3-6, Sendai, Japan

2008 Jun 9-12, Warsaw, Poland

2008 Nov 15-20, Chicago, USA

2009 Apr 17-21, Tsukuba, Japan

2009 Sep 29-Oct 3, Albuquerque, USA

2010 Mar 26-30, IHEP, Beijing, China

2011 Mar 19-23, Eugene, Oregon, USA

2011 Sep 26-30, Granada, Spain

2012 Apr 23-27, Daegu, Korea

2012 Oct 22-26, Arlington, Texas, USA

May 27-31, DESY, Germany

2013 Nov 11-15, Tokyo U., Japan

May 12-16, Fermilab, USA

2014 Oct 6-10, Belgrade, Serbia

Apr 20-24, KEK/Tokyo, Japan (Omnibus)

2015 Nov 2-6, Whistler, Canada

Jun 1-5, Santander, Spain

リニアコライダー ワークショップ（

_LCWS2016）

1年2回の国際ワークショップ

Energy Frontier Collider e+e- と ppの相乗効果

e

e

+

-

Z

Ｚ

H

p

p

bb

qq, ll, νν

bb

-

-

g

g

t

electron-positron collision ILC

proton-proton collision LHC

H

hadrons

hadrons

陽子は重いので円形加速器で大き

なエネルギーに加速出来て、質量の

大きな粒子（特に強い相互作用する

粒子）を生成できる。

陽子は複合粒子⇒相互作用が複雑

高い放射線下での実験

バックグラウンドが高い

⇒

これに打ち勝つ高度な測定器技

術が必要であり、高度なデータ解析

技術も必要

電子・陽電子の衝突は素粒子同士の衝

突であり、余分な粒子が出てこない

backgroundが低く、予言も正確

⇒ 理想的な測定器を設計でき、高精度

の実験が可能

円形Ｃｏｌｌｉｄｅｒでは

synchrotron

radiationによるエネルギーロスが問題

⇒

Linear collider が不可避となる

円形電子・陽電子コライダーの限界

反応は単純、実験は容易 しかし

_…

電子は磁場で曲げられると放射光を

出してエネルギーを失う。

一周に失うエネルギー

_{ΔE は}

_{ΔE ∝ （E/}

_m

）

４

_/

_Ｒ

E：粒子のエネルギー

ｍ：粒子の質量

Ｒ：半径

E,

m

エネルギー欠損を補ってより高いエネルギーを得たい

（１） 重い粒子を回す （陽子質量

_{/電子質量＝１８００） ⇒ LHC}

（２） 「どうしても

_e

＋

_e

－

_」

_Ｒ

_{を大きくする ⇒}

_∞

_{にしてしまえ ！}

リニアコライダー

２Ｒ

e

+

e

-技術的挑戦： 高加速勾配、ナノスケールのビームサイズ

ILC Acc. Design Overview (in TDR)

e- Source

e+ Main Liinac

e+ Source

Beam size (y) at FF 5.9 nm

SRF Cavity G. Q₀ 31.5 MV/m Q₀ = 1x10 10 main linac bunch compressor dampin g ring source pre-accelerator collimation final focus IP extraction & dump KeV few GeV few GeV

few GeV 250-500 GeV

Nano-beam Technology

SRF Accelerating Technology

Key Technologies

Physics Detectors

Damping Ring

Shin MICHIZONO, ACFA, Jan.19 2017

本ワークショップでの主な課題

_:

「大幅なコスト削減」

国際リニアコライダー

_{ILCは素粒子実験分野の次期国際的}

基幹プロジェクトとして国際将来加速器委員会（

_{ICFA）の議}

論を経て国際的に認知されて推進されてきた。

建設予算が

_{1兆円近くかかることがプロジェクトの最大の問}

題である。

研究者は衝突エネルギーを半分にして（

_Staging)

「ヒッグス粒子の性質の精密測定によって標準理論を超える

方向を決定することに集中」すれば、そのコストは現在の

70%以下になる。この他、SCRFなどで短期間の技術開発に

よって

_{10-12%のコスト削減(文科省・DOEのILC Discussion}

Group:山内氏講演）が可能であり、

全体のコストを半額近く

に下げてヒッグスファクトリーとして提案できると考える。

サイエンスとしてはヒッグス粒子生成（

_e

＋

_e

－

_→H

₀

_Z

₀

_{)が必須。}

20km

ステージング型ミニマム計画案(2016末より)

31km

2+2+5-9km

これまでの基準計画案(2007-2016)

ILCステージング型（LCWS2016を経て）

20 km

50~70 km

24 km

_{30 km}

建設・運転コストダウン２大項目

1.

日米協力（性能向上）⇒ ～10%削減

2.

ミニマム計画 (20km) ⇒ ～30%削減

収束制御部

今回のワークショップではこの線で国際的なコンセンサス

を取っていくことを確認した。

一方、リニアコライダーの大きな利点は、長さを伸ばせば

衝突エネルギーをそれに比例して増強できる。また、技術

開発によって加速勾配を上げられれば更に効率的に衝突

エネルギーを上げることができる。これが円形の加速器と

の決定的な違いである。

リニアコライダーは

「小さく産んで大きく育てる」

ことも可能

である。ヒッグスファクトリーの成果を見て高いエネルギー

に

_{アップグレードするか否かを将来判断できる。}

一度、トンネルと施設ができれば、将来長期間にわたって

科学的な成果を出すことも可能である。

_CERN

（

_{ISR, SPS,}

LEP, LHC)

や

KEK

(Tristan, KEKB, SuperKEKB)

の施設を見

ステージングの戦略

最低限の建設コストで大きな科学的な成果を上げる

国際的に人員・技術を集約させる

最低限の規模でスタート

人的資源の無理のない育成が可能

運転・維持のコスト

_{/年も安価}

リニアコライダーの将来の拡張性

国際的なサイエンスの求心力には拡張性が必須

長期的な最先端研究ベースとして人と技術が集中する

更なる技術革新によって、より安価に高い加速勾配を得

られ、より短距離で安価に高いエネルギーに到達できる

p

p

g

g

t

LHC H→γγ 質量分布

H

hadrons

hadrons

γγ

e

e

+

-

Z

Ｚ

H

_Ｘ

μ

+

_μ

－

ILC μ

+

_μ

－

_{の反跳質量分布}

250 GeV で十分な科学成果を担保できる

IＬＣ は 先ずはヒッグス・ファクトリー

O(10 )個の事象を 生成して徹底的に研究

質量の起源

｢真空」の構造

-

６

M(素粒子) = g(結合定数) v（真空期待値）

質量

_[GeV]

結

合

定

数

e

_e

_{→ Z}

_H

_{→ e}

_e

_{+ bb}

-

７４

先端加速器科学技術推進協議会 (AAA) 産業界のサポータ

産業界: 100 社以上 （三菱重工、東芝、日立、三菱電機、

京セラ など） 学会: 40 機関

（

KEK，東京大学、京都大学、

東北大学, 九州大学, 理研, 日本原子力研究機構 など)

リニアコライダー国際研究所建設推進議員連盟 政界（国会議員）のサポーター

2008年7月31日、超党派議員連盟として設立

2008年7月〜)

会長 与謝野馨

副会長 鳩山由紀夫

幹事長 河村建夫

幹事 野田佳彦

幹事 田村憲久

内藤正光

December 2011 at AAA symposium

最高顧問 与謝野馨 名誉会長 小柴昌俊 理事長 西岡喬 （三菱重工） 理事 山内正則（KEK) 〃 丸彰 （日立）、 〃 伊藤泰之 （三菱電気） 〃 志賀重則 （善場）、 〃 大西有三 （関西大学） 〃 稲垣正祥 （京セラ） 監事 駒宮幸男 (東京大学）

新幹部

最高顧問 与謝野馨

会長 河村建夫

幹事長 塩谷立

> 150 議員

AAA homepage http://aaa-sentan.org

2008年6月に設立 ⇒ 2014年に一般社団法案として組織を強化した

2013年2月1日

河村健夫議員が会長へ

2017/1/30 17

超党派の

_ILC

議員連盟会長

河村健夫氏の

講演

纏め

（１）Energy Staging によるILCのコスト削減

2016年12月に盛岡で行われたリニアコライダー国際ワーク

ショップにおいて、250 GeVに衝突エネルギーを下げるなど

によってコストを大幅に削減して、ILC実現にむけた提案が

なされ、パネルディスカッションなどにおいて議論されてコミ

ュニティの賛同を得たので、この具体的な案を約半年で技

術的な検討を行って国際コンセンサスにまで高めていく。

（２）科学的成果の担保

ヒッグス粒子の詳細研究は、標準理論を超える突破口であ

る。ヒッグス粒子と他の素粒子の結合の強さを測ることによ

って標準理論を超えて向かう方向を見極めることが可能で

ある。LHCやHL-LHCでの研究とは相補的かつ相乗的。