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。 電子・陽電子の合計スピン 1 のオルソポジトロニウムは 142 ナノ秒と比較的長寿命なため、 崩壊過程を観測することができます。 陽電子を発生させ、ポジトロニウムの生成・崩壊を観測してみましょう。
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東京工業大学   陣内 修

専門分野: 高エネルギー素粒子物理学

研究テーマ: 世界最高エネルギー実験LHCを用いた未知粒子探索

趣味: ジョギング、読書、釣り

ひとこと: この演習で扱う電子と陽電子はレプトンという素粒子の種類にあたります。 主に電磁気に支配されているため，ポジトロニウムは系としてシンプルで崩壊事象も 比較的単純な物理なのですが・・・ 実際に測定するには小さな工夫を積み重ねないといけません。 その辺りの実験の面白みを演習で共有・共感できたらと思います。

  素粒子・原子核物理の実験研究に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霧箱・泡箱を使い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 ProportionalChamber 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。
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東北大学   金田 雅司

専門分野: ハドロン・原子核物理（非摂動領域のクォーク多体系）の実験研究

研究テーマ: ストレンジネス (s クォーク) を含む、ハドロン・原子核物理。 u, d だけではなく、s も含む フレーバー SU(3) に拡張した核力の研究。

趣味: 料理（特にお菓子作り）。 ここ数年は、スマートフォン向けの拡張現実技術を利用したオンライン・位置情報ゲームの為に色々な所に行くこと。

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・原子核物理の実験研究を行っています。 大学院時代はCERNで行われていた実験に参加していました。 そのあとの、ポスドク時代にはアメリカのブルックヘブン国立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)。 海外での研究生活に興味があれば何でも聞いて下さい。

  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。
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KEK 加速器   吉田 光宏

専門分野: 加速器

研究テーマ: 誘電体を用いた新奇加速器開発

趣味: ピアノ

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。

  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。
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大阪大学核物理研究センター, KEK 素粒子原子核研究所   野海 博之

専門分野: ハドロン原子核物理学

研究テーマ: 水素原子より重いクォークをハドロンに埋めこむ研究

趣味: 沿海汽水域を中心とした水産資源に関する調査のためのフィールドワーク (最近、いけてないけど、、、。)

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。

  宇宙は粒子でできています。 夜空に輝く星々も、我々の体も、物体間に働く力の媒介も、すべて「粒子」です。 身近な存在である「光」も、古くは「波」として研究されてきましたがその実態は 「光子」と呼ばれる波の性質も併せ持った粒子です。 光子は光速で移動し、他のどんな粒子も光より速く移動することはできません。 この演習では、光の粒子性を体感するとともに、光速度の測定に挑戦します。
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大阪大学   青木 正治

専門分野: 素粒子実験

研究テーマ: ミュー粒子を用いた素粒子実験、非常に稀な現象の探索、ミュー粒子・電子転換過程の探索実験

趣味: 読書（SF、ファンタジー）、映像メディア鑑賞、ドライブ

ひとこと: 教科書や手順書に書いてある通りに測定を進めることが「実験」ではありません。 測定結果が教科書に載っている値と一致しているかどうかで 自分の実験結果の正当性を議論してはいけません。 そんなことをしていては世紀の大発見を見逃してしまいますよ？ 常に自分の頭で考えて、自分の手を動かして、試行錯誤しながら、 自分自身の中で納得できる答えを見つけ出してゆくのが「実験」の醍醐味です。 そんな醍醐味を、仲間と一緒に経験しませんか。

  光の干渉実験を、１光子状態の微弱光で行い、量子力学的な干渉効果を測定します。 レーザーと、素粒子実験でも使用される１光子が検出可能な光検出器、 読み出し回路などを用いて自分で実験装置を構築することで、量子干渉効果を実感してもらいます。
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名古屋大学 タウ・レプトン物理研究センター   堀井 泰之

専門分野: 素粒子実験

研究テーマ: ヒッグス粒子、質量起源、真空安定性の研究

趣味: サッカー、スキー、筋トレ

ひとこと: 身近な素粒子「光子」を用いて、波と粒子の特徴を持つ量子について理解を深めましょう。 最先端の素粒子実験や研究者の生活などについて、皆さんと話をすることも、楽しみにしています。

  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。 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ので、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。
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国際基督教大学   久保 謙哉

専門分野: 放射化学

研究テーマ: ミュオン化学、インビームメスバウアー分光

趣味: 散歩、禁カップ麺

ひとこと: 「スピンは天からの贈り物」

 

 

  世界中で行われている様々な素粒子・原子核における物理実験では、 衝突等により生成される放射線を観測するための粒子検出器を製作し、 電気回路等を用いてその信号を収集し、コンピュータ・プログラムを用いたデータ解析により、 衝突による物理現象を調べます。この演習では実験装置を製作し、 このような ① 粒子検出、② 信号測定、③ データ解析等、 全ての重要な実験過程を実際に体験してもらう事が目的です。
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筑波大学 数理物質系 物理学域   江角 晋一

専門分野: 高エネルギー原子核実験

研究テーマ: クォーク・グルーオン・プラズマと QCD 臨界点探索

趣味: サッカー・音楽・物理解析

ひとこと: 物理実験の最新技術と醍醐味を楽しみましょう!

 

 

 

  本演習では身の回りの放射線である自然放射線に焦点を当てて実習を行います。 GM管を用いた放射線計数器を自作の電子回路で製作し、場所を変えた測定をしながら、 自然放射線の発生源やその正体について理解を深めます。 また、線量について調べ、計数器を簡易線量計へと発展させ、測定を通じて自然放射線量を理解します。 最後に測定結果が与える放射線の人体への影響についても考えてみます。
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高エネルギー加速器研究機構 放射線科学センター   岩瀬 広

専門分野: 放射線遮へい、放射線シミュレーションと応用

研究テーマ: 加速器周りの放射線評価、PHITS コードの改良

趣味: 薪割り、ジャズ、ゴルフ

ひとこと: 放射線を数えるという単純な実習ながら、意外と奥が深いと感じてもらえると思います。

 

  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。
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九州大学 理学研究院 物理学部門   東城 順治

専門分野: 素粒子実験

研究テーマ: CERN 研究所 LHC 加速器の ATLAS 実験と J-PARC 加速器のミューオン実験 (COMET 実験、muon g-2/EDM 実験) における新物理探索

趣味: 読書

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。