トリスタン計画報告書TOP  高エネルギー物理学研究所長挨拶  高エネルギー委員会委員長挨拶  １. は じ め に  ２. トリスタン計画の概要   トリスタン加速器 実験グループと測定器 研究体制・組織 トリスタン実験プログラム  ３. 研 究 成 果  ４. トリスタンと加速器科学  ５. 周辺分野との関わり  ６. ま　と　め  List of Figures  List of Tables  グラビア写真集

2. トリスタン計画までの状況 2.4 トリスタン実験プログラム トリスタン加速器による電子・陽電子衝突実験は、まず1986年11月にその試運転を兼ねた予備実験、そして1987年5月から本格実験に入り、9年後の1995年に終了した。この長期にわたる運転期間は、ビームエネルギーを上げることにより、エネルギーフロンティアでの実験をめざした第１期（1990年以前）と、ビーム輝度（ルミノシティー）を増すことにより観測される事象の数を増やし、高い精度での実験をめざした第２期（1990年2月以降）に大別される。このプログラムは、毎年開かれたトリスタン物理審査委員会の指導のもとに展開し、また成果もその都度レビューを受けた（表６）。トリスタン実験に関する年表を表７に示す。 第１期：エネルギーフロンティア；　世界最高エネルギーでどんな現象が見えるか？ 第１期のトリスタンは、電子・陽電子コライダーとして世界最高エネルギーを誇り、他の加速器では発見できない重い新粒子の探索を期待された。そこで、ビームエネルギーを徐々に上げながら、どのような現象が起きるのかを概観しながら実験を続けた（図17）。とくに、1988年夏に新たに設置された超伝導加速空洞は、ビームエネルギーを上げるうえで絶大な効果を発揮し、世界に先駆けて50から64GeVに及ぶ新しいエネルギー領域での研究を可能にした。実験の解析も、トップクォーク、第４世代レプトン、SUSY（超対称性）粒子などの新粒子の発見をめざして迅速に行われた。これらの研究により、トリスタンで捜索可能な質量領域にこれらの新粒子は残念ながら存在しないことが判明した。 この期間に各実験グループは約50pb-1相当のデータを得ており、物理解析は新粒子探索にとどまらず、クォーク・グルーオン結合のエネルギー変化を初めて立証したり、ニュートリノの数に新たな制限を与えるなどの展開を見せた。

第２期：体系的研究；　更に詳しい観測から新たな展開の可能性を集中的に追求 トリスタンよりビームエネルギーの高い電子・陽電子コライダーとして、米国のSLC、ヨーロッパのLEPが、1989年から運転を開始した。これに対応して、ビーム輝度で勝るトリスタンは、さらにビーム輝度を増す改良を行った。特に1990年夏には、衝突 点の近くに超伝導４極電磁石を設置することにより、ビーム輝度を倍増することに成功した（図18）。ビームエネルギーは、加速器を安定して運転でき、かつトリスタンのエネルギー領域の特徴を生かした物理の研究ができるところに固定された。ビームエネルギーを固定することは、同じ条件で多くの衝突事象を集めることにより、高い精度での測定結果を得ることにも有利に働いた。さらに、実験装置に新たな検出器を加えることにより、１つの事象についてより詳しい情報が得られるようになり、測定精度が向上した。また、衝突事象の発生頻度の増加に対応すべく、データ収集システムの改良が行われた。 こうして良く調整された加速器と、機能が増強された実験装置がそろった。この第２期における物理としては、レプトン対やクォーク対の生成反応を用いた電弱相互作用の諸性質の測定、ハドロンジェットの測定による強い相互作用の研究があげられる。これらは、いずれも高い精度で測定することによりトリスタンのエネルギー領域のユニークさを生かすものである。また、高エネルギーでの２光子過程によるハドロン生成の研究は、ビームエネルギー、ビーム輝度の両方が高く、かつ、電子・陽電子消滅反応からのバックグラウンドが小さいというトリスタンの特長を最大限に利用したもので、他の加速器の追随を許さない。この間、LEPでの実験で、レプトン対と同時に2光子が生成される確率が、理論の予想からはずれている可能性が示された。トリスタンでは、これを受けて急遽エネルギーを細かく変えながら（エネルギー精査実験）2光子生成の測定を行い、このような異常を生み出すもとと考えられる新粒子はないことを確認した。 この期間の集中的な実験により、各グループは300pb-1を越える良質なデータを蓄積した。今までは有意な量のデータを得るたびにトピカルな物理解析を行った結果を発表してきたが、今後は全データを使った総合解析の時期に移る。

Figure 17: ビームエネルギー増強の推移   Figure 18: 各グループごとの積分ルミノシティーの推移   1986年11月 ＊＊＊＊ビーム衝突達成、試運転開始＊＊＊＊   1986年11月 VENUS実験開始 1986年12月 AMY実験開始 1986年12月 SHIP実験開始 1987年5月 TOPAZ実験開始   1987年5月 ＊＊＊＊本格実験の開始＊＊＊＊   1988年春 VENUS：前後方ミューオンカウンター設置   1988年12月 ＊＊＊＊超伝導加速空洞を用い60GeVを達成＊＊＊＊   1989年3月 SHIP：物理実験終了 1989年6月 VENUS：マイクロプロセッサーを用いた第2レベルトリガーの導入 （ビームバックグラウンドの除去） 1989年夏-秋 AMY：前後方カロリメーターとリターンヨークの取り替え。 小角度カウンターの組み込み。 TOPAZ：トリガーチェンバーと新しいマスクシステムの組み込み。 前後方、リングカロリメーター、前後方ミューオンチェンバーの組み込み。 VENUS：前後方チェンバの組み込み。   1989年11月 ＊＊＊＊最高エネルギー（64GeV）達成＊＊＊＊   1990年2月 ＊＊＊＊以後、高ルミノシティー実験＊＊＊＊   1990年夏-冬 AMY：バーテックスチェンバー、前後方トラッキングチェンバーの組み込み。 TOPAZ：バーテックスチェンバーと新マスクシステムの組み込み。 VENUS：バーテックスチェンバー、トリガーチェンバー、遷移輻射検出器、 アクティブマスク（カロリメーター）の組み込み。 大型計算機へのデータ転送系を高速化   1990年10月 ＊＊＊＊最終収束用超伝導４極電磁石の設置＊＊＊＊   1991年10月 VENUS：オンライン計算機をアップグレード（データ量の増加に対処） 1992年春 AMY：新しいビームマスクを設置 1992年6月 TOPAZ：ミューオントリガー導入 1992年夏 TOPAZ：ソフトウエアトリガー（第3レベル）の導入   1993年3月 ＊＊＊＊1992年度　年間100pb-1達成＊＊＊＊   1993年春 AMY：ビームパイプカウンター（カロリメーター）を組み込み 19年94月6 AMY：物理実験終了 1995年7月 TOPAZ、VENUS：物理実験終了   Table 7: トリスタン実験に関する年表

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