この事業(サマーチャレンジ)は、KEK一般寄附事業から支援を受けています

演習課題と代表担当教員のご紹介

演習1班   反粒子を捕まえよう
        ~最軽量原子ポジトロニウムの崩壊観測実験~

東京工業大学 陣内 修

電子の反粒子である陽電子は、電子と束縛し、準安定状態ポジトロニウムを作ることができます。 合計スピン0のパラポジトロニウムは125ピコ秒と短寿命ですが、合計スピン1のオルソポジトロニウムは142ナノ秒 と長寿命なため、崩壊過程を観測することができます。ポジトロニウムの生成・崩壊を観測してみましょう。

<ひとこと> 普段はLHC-ATLAS実験で暗黒物質探索を進めています。その傍ら、研究室内で できるコンパクトな実験も行ってます。その中でこちらのポジトロニウムは 我々の必須アイテムです。サマチャレ期間中に"ポジ"の愛好者をさらに増やせ たらと思っています。よろしくお願いします!

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演習2班   ワイヤー1本で素粒子をとらえる
        ~素粒子・原子核実験の心臓部分「ワイヤーチェンバー」を作ろう~

東北大学  金田 雅司

素粒子物理学の実験研究に1960年代後半に情報革命が起こりました。それまでは、放射線の通った 軌跡を知るのに放電を起こして写真を撮影するような方法しかありませんでした。 しかし、G. Charpak の発明した Multi-Wire Proportional Chamberは電子回路と組み合わせることで短時間に大量のデータを 収集することを可能にしたのです。 本演習では、その原理部分を製作し実際に測定を行います。

<ひとこと> 日本やアメリカやヨーロッパにある加速器を使ったハドロン・原子核実験の研究を行っています。 ポスドク時代にはアメリカの研究所で実験に従事していました(留学ではなく現地雇用)。 海外に興味があれば何でも聞いて下さい。 サマーチャレンジを満喫し、暑い(熱い)夏を一緒に乗り切りましょう

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演習3班   先進加速器を体験しよう
        ~実験と電磁波シミュレーターで体験する先進加速器~

KEK加速器 吉田 光宏

先進の高周波加速器として、エネルギー蓄積効率を高くする超伝導などの高周波空洞や エネルギー密度を高くするための高い周波数の加速器など、近年世界的にも様々な 発展が見られます。これらを実験と電磁波シミュレーションで体験してもらいます。

<ひとこと> 高エネルギー物理は加速器と共に発展してきました。少しでも素粒子分野の 未来について考えるきっかけになってもらえればと思います。

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演習4班   磁気スペクトログラフ
        ~ 磁場の中での荷電粒子の振る舞い ~

大阪大学 野海 博之

磁場による粒子のエネルギー(運動量)分析は素粒子原子核実験では標準的な手法です。 本物の電磁石を運転し、放射線検出器を組み込み、原子核の崩壊によって放出される電子のエネルギー分布を測定し、 その物理過程に関わる物理量を導き出します。

<ひとこと>本格的な電磁石の運転を通して電磁気学の“正しさ”を実感し、 原子核の壊変により放出される電子の運動を分析することで“見えない”ニュートリノの存在を確かめてみませんか。

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演習5班   光子を実感する。

大阪大学 川畑 貴裕

「光」は、身近な存在ですが、不思議な性質を持っています。光は波の性質と 粒子の性質を同時に併せ持っていて、どんな物質も光より速く移動する事は出 来ません。この演習では光の粒子性を確認するとともに光速度の測定に挑戦し ます。

<ひとこと>全国から集まった仲間たちと物理を楽しみましょう!

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演習6班   宇宙線ミューオンを捕まえて素粒子の対称性を調べよう

九州大学 東城 順治

宇宙にはエネルギーの高い粒子が飛び交っています。 その粒子を宇宙線と呼びます。宇宙線は地球にも降り注いでいて、素粒子のミューオンは手のひらに毎秒1個程度やって来ます。 この演習課題では、宇宙線のミューオンを捕まえて、素粒子物理で重要な役割を担う弱い相互作用の対称性を調べます。

<ひとこと>素粒子・原子核の実験研究で基礎技術となる検出器・電子回路・計算機・電磁石を一通り体験して、 チームワークによる共同研究で一つの結果を出すことを目指します。 小規模ながらも素粒子物理の研究現場をトータルに実体験できる演習です。

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演習7班   霧箱で素粒子を測る

名古屋大学 中村 光廣

拡散霧箱を使い二つの実験をします。
あ)小型霧箱と永久磁石によるカリウム40が放出するβ線の運動量分布の測定。
い)大型霧箱による宇宙線現象(電磁シャワー、中性子事象など)の測定。

<ひとこと>担当教員:中村光廣、林煕崇ほか名古屋大学F研究室のスタッフが手分けして担当します。 名大F研は素粒子の飛跡を3次元的に写すことが出来る原子核乾板技術を駆使して素粒子宇宙物理学の実験的研究を行っている研究グループです。 原子核乾板をカウンターと組み合わせた複合実験を行うために、SSDやシンチレーションファイバーなどのカウンター類の開発も行ってきています。

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演習8班   量子の波動性と粒子性
        ~1光子を発生させて干渉を見る~

神戸大学 山崎 祐司

量子力学の講義で波動関数による記述を学んだ皆さんは,量子が波であり粒子でもあることにすっかり慣れたかもしれません。 可視光は,その波動性,粒子性がどちらもよく見える観測対象です。 この実験では,高エネルギー実験の検出器で実際に用いられている最新の光検出デバイスで, LED から出る光の数を測定・コントロールし,1光子でも干渉しているかを確かめます。

<ひとこと>グループでの実験では,役割分担をしながら,コミュニケーションを密にして進めていきます。 そうして実験を進めていくなかで,皆さんそれぞれ得意なことが,きっと見つかります。お会いできるのを楽しみにしています。

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演習9班   宇宙線観察で学ぶ粒子の崩壊とスピン回転

国際基督教大学 久保 謙哉

ミュオン(ミュー粒子)はパイオンの2体崩壊によりスピンの向きがそろう「ミクロな磁石」です。ミュオンを物質中に打込むと、停止位置の磁場を感じスピンが歳差運動します。 そしてミュオンが崩壊する時、放出陽電子はスピンの向きに出やすいです。 従って陽電子の測定から、ミュオンスピンの向きが分かり、物質中の磁場が分かります。 本演習では、宇宙線ミュオン観察によりこのような粒子崩壊とスピン回転を学びます。

<ひとこと>「スピンは天からの贈り物」

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