ハドロンコライダーの物理筑波大学.ppt

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1、ハドロンコライダーの物理ー高エネルギー陽子反陽子衝突実験の物理ー筑波大物理・金　信弘１．素粒子物理学概観２．高エネルギー陽子反陽子衝突実験SppS(UA1,UA2)W,Zボゾンの発見Tevatron(CDF)QCDの物理電弱相互作用の研究新粒子の探索Bの物理トップクォークの発見BC中間子の発見３．素粒子物理の将来とCDF実験の展望温故知新物理学発展の歴史19世紀後半電磁気学相対論17世紀半ば古典力学量子力学1900年2000年1881年　マイケルソン・モーレーの光速測定実験→エーテル否定黒体輻射測定1896年　ベクレル放射線発見1897年　トムソン電子発見素粒子物理学の歴史190

2、01950〜BC4c.「物質はすべて均質で不可分のA-TOM〔原子〕からできている。」古代ギリシャ自然哲学者デモクリトス19〜20c初め　物質の構成要素である原子の発見。1897年：電子の発見(J.J.Thomson)1905年：特殊相対論(A.Einstein)前期量子論(M.Planck,N.Bohr)1911年：原子の構造＝原子核＋電子(E.Rutherford)1913年：一般相対論(A.Einstein)1913年：陽子の発見(E.Rutherford)量子力学(W.Heisenberg,E.Schrodinger,P.Dirac)1932年：中性子の発見(J.Chad

3、wick)1933年：陽電子の発見(C.Anderson)1935年：中間子論(湯川秀樹)1937年：μ粒子の発見(C.Anderson)1948年：量子電磁力学QED(くりこみ理論)(朝永,R.Feynman,J.Schwinger)素粒子物理学の歴史20c半ば：1947年のπ中間子の発見を皮切りに多くのハドロン（中間子、バリオン）発見1956年：νeの発見(F.Reines)1956年：反陽子の発見(O.Chamberlain,E.Segre)1956年：パリティ保存則の破れ(T.D.Lee,C.N.Yan)1962年：νμの発見(L.Lederman,M.Schwartz,

4、J.Steinberger)1964年：クォーク模型(M.Gell-Mann,G.Zweig)SU(3)3重項のu,d,sクォーク1964年：CP保存則の破れの発見(J.Cronin,V.Fitch)1967年：電弱統一理論(S.Weinberg,S.Glashow,A.Salam)+QCD＝素粒子標準模型(1973年)1969年：パートン模型(R.Feynman)1969年：電子陽子深非弾性散乱＝パートン模型で説明(J.Friedman,H.Kendall,R.Taylor)1971年：Yang-Mills場の理論はくりこみ可能(G.’tHooft)1974年：　　　　の発見＝

5、cクォークの発見(S.Ting,B.Richter)1976年：τの発見(M.Perl)1976年：の発見(GargamelleGroup)1977年：Υ(　)の発見＝bクォークの発見(L.Lederman)1980年：グルオンジェットの発見(atPETRA)1960195019701980CDFの歴史素粒子物理学の歴史19801979年：CDF実験グループ結成1981年：CDF実験設計報告書1983年：W,Zボソンの発見(UA1,UA2)1985年：CDF実験で陽子・反陽子衝突を初観測1987年：CDF実験開始(EngineeringRun)ジェット、Wの観測1988年：CDF

6、実験Run0(PhysicsRun)〜1989年W,Zの質量、bクォーク生成断面積1992年：CDF実験RunI〜1996年1991年：軽いνの世代数＝3(SLC,LEP)1994年：トップクォークの発見(CDF)Wの質量、トップクォーク生成断面積と質量、b-ハドロンの質量と寿命BC中間子の発見(1998年)19902000の発見BNL固定標的実験SLACe+e-衝突実験P+Be→+Xe++e-→hadronsμ+μ-e+e-e+e-3.1GeVのピーク28GeVppgcce+e-e+e-γハドロンハドロンハドロンgΥ()ウプシロンの発見FNALp+Be→Υ+X固定標的実験μ+μ

7、-pp/nggbbΥ()ハドロンハドロンμ+μ-γ*9.4GeV/c2のピーク標準模型(StandardModel)ByGlashow,WeinbergandSalamSU(3)×SU(2)×U(1)強い力弱い力と電磁気力表１　標準模型を構成する３世代のクォークとレプトン。強い相互作用に関するクォークのSU(3)３重項は省略してある。第一世代　　　　　　　第二世代　　　　　第三世代　　　　電荷(e)クォークu（アップ）c（チャーム）t（トップ）d（ダウン）s（ストレンジ）b（ボト