12私たちのグループでやってること。11:26昨日に引き続き、私たちのグループのメンバーの活動紹介です。研究熱心な彼は色々なことをやっています。M1の初めは解析ソフトウェアに慣れるために、ヒッグスのある生成・崩壊過程のシミュレーション解析をちょっとやり、その後はSCTと呼ばれるシリコン半導体を使った荷電粒子の飛跡測定用検出器に関する研究を行いました。ATLAS実験ホールに搬入・設置された検出器のテストの一環として、数千に及ぶモジュール(一つのモジュールに1536の読み出し信号があり、各モジュールごとに信号の読み出しを行います)のノイズをまず調べました。粒子に対する反応でなくても、ノイズ測定によってかなりのチェックを行えます。検出器が作動していなければノイズがゼロになりますし、通常より大きければそれもまた何かの異常を意味していますので。検出器では様々な環境データの収集も行っています。温度、湿度、シリコンセンサーの電圧、電流、などなど、信号以外にも大量のデータを常時収集モニターしています。いうデータからも検出器が正常に作動しているかどうか判断する手がかりが得られます。これらの情報は物理データの収集時にリアルタイムでモニターして、検出器の異常を一刻も早く検出するために使われるのと同時に、検出器自体の細かい性能チェックにも使われます。そのために、常時集められたデータはデータベースに記録されていきます。彼はデータベースに記録されたデータを集めて、先ほど説明したノイズの解析などに利用しました。ノイズというのは温度等に対して敏感なので、その効果を補正することによって、さらに細かく検出器の動作状況を理解できることになります。データベースからの情報をGUIで表示するためのアプリケーションの開発もしました。そんな彼ですが、最近は修論に向けて別の研究を行っています。昨日紹介したTくん同様、シミュレーションを用いてある特定のSUSY粒子の生成・分解事象の研究を行っています。私たちのグループの特徴としてbジェットを含む事象を用いて、SUSYの破れ方に関する研究です(SUSYというのは今の我々の世界では破れています。破れていないと、全ての粒子に質量の等しい超対称性粒子のパートナーが存在することになりますが、そういう質量の粒子は発見されていませんから)。Tくんの研究内容と似ていることもあり、先輩である彼がTくんにも色々教えてくれているようです。修論提出まであと2ヶ月ちょっと。これから自分でシミュレーションデータの生成を行い、それを解析しないとならないのでなかなか大変です。ラストスパートに期待しています。|私たちのグループでやってること。13:43昨日は例の大学のときの友人とプラスもう1人、やはり大学のときに仲のよかった友人を交えて3人で飲みに行きました。楽しい時間の経つのは本当に早いもので、あっという間に帰らないとならない時間になってしまいました。Tくん、Eくん、ぜひまた飲みましょう。いうようなに私が日々何をしているかをこのブログではお伝えしていますが、今日は私たちのグループの他のメンバーがどんな研究をしているのか紹介してみます。彼はSUSY事象に関するシミュレーションの解析をしています。ある特定の生成・崩壊過程に着目して、その過程におけるヒッグス粒子の探索に関する研究です。彼の解析で使う過程ではヒッグスがb・反bクォーク対に崩壊します。その結果、ヒッグスを見つけるためにはbクォークを起源とするジェット(ジェットの説明はこのエントリーにあります。リンクにも入れておきます。)を同定する必要があります。bクォーク起源のジェット(=bジェット)をいかに効率良く、間違いが少なく同定できるかが解析の鍵となります。シミュレーションというのは現実の検出器の性能をなるべく正しく反映させるべく作られているわけですが、彼の研究では敢えてbジェットの同定性能を人工的に変化させて、得られる最終結果がどれくらいbジェット同定の性能に依存しているのか調べようとしています。この研究によって、彼の着目するSUSY事象において、bジェット同定性能に要求される性能とか特徴が見えてくる(はず)です。その結果を踏まえて、bジェットを同定するアルゴリズムや方法を彼の解析に合わせてチューンしていく、というのが次の目標となります。次に...と思っていましたが、一人一人何をしているか説明していると結構長くなるので、1日に1人づつ紹介して行こうと思います。いうわけで、今日はここまで。14:21予告(?)通り、昨日は大学時代の親友と会いました。学生時代に仲良くしていても価値観は微妙にずれていて、当時は仲良くても、何年か経ったあとに話をすると、元々あった微妙なベクトルのずれが大きくなっている、っていうことありませんか?学生時代はベクトルの向きが違っていても、ベクトルの絶対値自体があまり大きくないので、その距離というのはあまり離れていません。ところが社会人になり、家庭を持ち、ベクトルの絶対値が大きくなると、結果として価値観がだいぶ離れてしまう。いう説明で言いたいことわかってもらえるでしょうか?ということで、昔仲良くて話が合ったけど、久しぶりに会うとどんな感じなんだろう、と少し心配していましたが、それは杞憂でした。学生時代から数えると10年ぶり以上(7年前に1度、それよりも前にも1度か2度会っていますが)なのに、自分でも驚くくらい話が合いました。なんというか、価値観がお互い当時のままで、相手の言うことに心から相槌を打て、相手の言うことは全部聞かなくてもすぐにわかり、本当に楽しい時間でした。興味があるというので、大学を案内したのですが、物理とは関係ないある意味普通の社会人なのに、今も物理に興味を持っていて、各研究室の簡単な紹介ポスターを2人で熱心に見て回りました。私も自分の研究室以外のポスターをあれほど熱心に見たのは初めてでした。驚くことに、今でも学生時代にやった物理の内容を結構覚えていて、彼の優秀さを思い知りました。楽しい時間というのは本当に過ぎるのが早いものですね。あっという間に1日が過ぎ、相当話したのですが、それでも話し足りないくらいでした。明日もう1度会うのですが、それよりも遥か先、自分が彼の住んでる地方を訪れる計画をすでに考え始めています。実現できるといいのですが。23:14昨日のエントリーで書いた通り、プラズマレーザー加速について勉強しているのですが...ヤバいです。火曜日の発表に間に合わせるのがだいぶツライ状況になってきました。火曜日の発表なのに今焦っているかというと、明日はほぼまる1日予定が詰まっているからなのです。明日は、大学時代に最も仲の良かった友達と(たぶん)7年ぶりに会うことになっています。前のエントリーにも書いたのですが、彼は原子核理論を専攻していて、私なんかより遥かに優秀だったのですが(優秀だったからこそ?)博士を取得してすぐに一般企業に就職しました。優秀なだけではなく非常に親切で、デキの悪い私にもよく勉強を教えてくれました。私が日本に戻ってきたのが2年ちょっと前で、ずっと会いたいと思っていたのですが、お互いわざわざ尋ねて行くのは難しくて再開が実現していませんでした。お互い出張でもないと遠出できませんが、彼の住んでいる場所は、私の研究ではなかなか出張する機会のない場所なのです。そんな彼が来週神戸に出張で、そのついでにうちに立ち寄ってくれることになったのです。いうことで、1日中飲むことが予想され、その後もおそらく燃え尽きているでしょうから仕事は無理。今焦っているわけです。言いつつこうしてブログを書いてるわけですから、そんなに忙しくないし、焦ってもいないのかもしれませんね。15:48来週火曜日の研究室ミーティングでの文献紹介の準備を進めています。やりたいことが幾つかあって迷ったのですが、結局、タイトルにあるレーザープラズマ加速というものについて紹介することにしました。いうわけで、今は色んな文献を調べている最中です。ここでも、ちょっとだけ説明してみます。加速器の非常に簡単な説明をすると、今多く使われているのは、金属製の加速空洞と言われる物の中に高周波の電場を入れます。イメージとしては、sinでもcos曲線でも構いませんが、波が加速空洞内を進んでいると思って下さい。加速したい粒子をその加速空洞の中に入射すると、上手く波の周期に合った粒子たちが波に乗って加速されるわけです。加速空洞で加速された粒子は連続的に分布しているのではなく、加速する波の周期にあった粒子群(バンチと呼びます)となります。LHCだと25ナノ(0.000000025)秒ごとに粒子群が飛んできます。私たちの実験では高エネルギーの粒子が欲しいので、ある一定の長さの加速空洞で加速される量が大きいほど嬉しいわけです。LHCのような円形加速器では、同じ加速空洞を何度も何度も周回して繰り返し加速することが可能なので、今書いた加速できる量というのはそれほど(あくまで後で述べる話との比較問題です)致命的ではありませんが、線形加速器と呼ばれる直線型の加速器だとこれは大問題です。1回きりしか加速できないので、一定の距離で沢山加速できないと、加速器自体が莫大な長さになってしまうからです。土地の確保、加速器を収めるトンネル工事、施設の巨大化などなど、実際の建設ではコストが跳ね上がってしまうからです。長さ約30kmの直線衝突型加速器を建設したいと考えています。そこで、一定の距離で加速できる量を増やそうという努力がされていて、現在では1mでオーダーとして30から50MVの加速勾配を生成することが可能です。言われてもピンとこないかもしれませんが、これって凄い数字です。1mの間に5000万ボルトもかかってるわけですよ。1cmの間で50万ボルト、1mmで5万ボルトです。そんな高電圧をかけられるもんだと思います(交流と直流の違いとかはとりあえずツッコマナイで下さい)。それ以上の加速勾配というのは難しくて、それよりもオーダー上げるためには全く別のテクノロジーが必要と考えられています。そこで登場するのが今一生懸命勉強中のレーザープラズマ加速という方法です。この方法では加速空洞を使わず、粒子を加速する媒質としてプラズマ状態のガスを使います。プラズマにレーザーを入射すると(レーザーでなくても粒子ビームでも同様のことができます)、プラズマ中の電子に疎密波が生成されます。あ、プラズマというのは中性物質が電子とイオンに電離した状態のことを言います。イオンは電子に比べて重く、動くのが遅いので、私たちのように光速に近い粒子の運動を考えるときには、イオンは止まっていると思ってその寄与は無視します。イメージとしては、プラズマ中のたくさんの自由電子にレーザー、あるいは粒子ビームで衝撃を与えると、プラズマ電子が吹き飛ばされて密度の低い部分ができ、次に密度の低くなった部分に周りからプラズマ電子が流れ込む...という過程の繰り返しで衝撃を与えるためのレーザーの進行方向にプラズマ電子の密度の濃い部分と低い部分が周期的に生成される、と言った感じでしょうか。電子の密度の低い部分と高い部分があるということは、電位差が生じているわけですから、そこに加速したい粒子を入射すれば、その疎密波の電位差によって加速されます。この加速方法の何が凄いかというと、何年か前に夢のビームと紹介されたくらいで、加速勾配が1mあたり1GV(=10億V)を超えています。今調べている文献によると最近では10GV/m程度まで進んでいるようです。その勢いならILCが全長1キロとかで出来てしまいますから。いうわけで将来的に非常に興味のある研究分野で、自分の勉強も兼ねて研究室の人々に紹介しようと思い立ったわけです。実用化にはまだまだ程遠く、クリアすべき課題が山ほどあります。1メートル当たり10GVと言っても、それは単に1メートルに換算したときの話で、実際に粒子が加速される距離がcmオーダーの話なので、純粋に加速されるエネルギーというのは100MeV程度だったりしますし、加速空洞のように複数の加速装置を直列に並べて、同じ粒子群を複数回加速させるのも難しいようです。他にも無数の問題があり、数十年先にやっと実用化されるテクノロジーではないかと勝手に思っていますが、研究するのは面白そうな分野です。20:17本日金曜は例によって工学部1年生相手の物理学実験です。先週までは練習期間ということで、本当に初歩の初歩のトレーニングでしたが、今週からは少しだけ本格的な実験になります。私の担当は力学ということになっていますが、実際には力学と放射線計測です。1週目はBordaの振り子を使っての重力加速度の測定、2週目は放射線源を使って放射線強度の距離依存性や、物質の透過力を調べるというものです。Bordaの振り子の詳細はググって調べてもらうとして、一言で言うと単振り子の周期と振り子の長さの測定から重力加速度を測定するのですが、簡単な測定から以外と精度の良い値が出るのには驚きました。言ってるくらいなので、私自身Bordaの振り子を使った測定をするのは初めてです。人から以外と精度が出るとは聞いていましたが、大抵の実験グループで相対誤差0.01%くらいまで抑えられていました。B簡単な測定で精度よく測定できるからこそこの方法が有名なわけですが、いや、Borda恐るべしです。先週金曜のエントリーで授業が面白かったという話を書きましたが、私の日頃の行いがいいのか(?)、今回も非常に楽しい授業でした。残念ながら、私のことをかっこえぇと言ってくれる女子学生はいませんでしたが、長い授業だったにもかかわらず、ずっと盛り上がりました。測定のやり直しをさせたグループも幾つかあったのですが、文句をあまり言わず、楽しそうに実験してくれたのは、教えている側としてはやり甲斐がありました。先週の考察では書いていない、なぜ盛り上がるのか、という考察ですが、今回感じたのは、漫才や落語同様、やはり最初の掴みの大切さです。今回別に面白いことを言ったわけではなく、本人としては普通に「今日の授業はうんぬんかんぬん...」とイントロダクションを言ったつもりなのですが、なぜか学生にバカウケで、瞬間雰囲気が変わりました。それからは何を話しても、ウケるというのとは違いますが、興味を持って聞いてくれているのを感じました。掴みのつもりで面白いことを敢えて言っても全然ウケないこともあるし、なぜか今回みたいにウケることもあるし...喋りって難しいですね。噺家さんに稽古でもつけて欲しいものです。16:23特に書くことを思いつかないので、今日の今までを振り返ってみます。朝オフィスに到着後、メールをチェックし必要があるものには返信。朝イチで回さなければならない案内等を発送。メールを送るにあたって、調べたり確認しないとならないことがありますので、こういう作業で約1時間。その後授業の最終確認に約30分。