素粒子原子核物理学実験の最前線LHC 計画

2009 年 3 月 5 日

近藤敬比古 ( 高エネルギー加速器研究機構 )

宇宙科学インターナショナルワークショップ広島大学

1

Original file at : http://atlas.kek.jp/sub/OHP/2009/20090305Kondo_Hiroshima.pdfhttp://atlas.kek.jp/sub/OHP/2009/20090305Kondo_Hiroshima.pptx

世界の素粒子実験

2008 ノーベル物理学賞受賞おめでとうございます！

南部陽一郎 先生 小林誠 先生 益川敏英 先生1/2 of the prize 1/4 of the prize 1/4 of the prize

"for the discovery of the mechanism of spontaneous broken symmetry in subatomic physics"

"for the discovery of the origin of the broken symmetry which predicts the existence of at least three families of quarks in nature"

しかし実験による確認はまだ完了していない。

素粒子の３ファミリーと CP 対称性の破れは実験で確認された。

2

自発的対称性の破れ

Spontaneous Symmetry Breaking (自発的対称性の破れ )

例：強磁性体 運動方程式は回転に対して対称であり、

特別な方向を選ばない。

キューリー温度 TC 以上で分子のスピンはバラバラで常磁性体である。

TC 以下では自発的に特定の方向が選ばれ強磁性を示す。

素粒子の世界運動方程式はゲージ変換（内部自由度の位

相回転）に対して不変である。１ TeV 以上では真空は対称である。１ TeV 以下では真空 ( エネルギー最低状

態）は自発的にゼロでないヒッグス場を持つ。

2V GeV 174

2

V

3

4

素粒子物理学

物質の根源を研究する。

最近の加速器技術の急速な発展により、次々と新しい発見がなされた。素粒子関係のノーベル賞は大変多い。

大き

さ

研究

に必

要な

加速

エネ

ルギ

ー

ビッグバン宇宙の解明につながる！

5

加速器の例

KEK 12GeV 陽子シンクロトロン

（ 1975 年 11 月完成～ 2006 年 3 月停止）

素粒子物理実験

加速ビームを使って陽子の内部構造を研究したり新しい粒子を生成して研究する。

E = mc2

　　　ビームエネルギーが高いほど　　　重い粒子を生成できる。　　　　　

6

CERN 　（欧州合同原子核研究機構）　

GenevaCERN

CERN

設立： 1954 加盟国： 欧州 20 カ国スタッフ： 約 2,500 人ユーザー数： 約

9,000 人年間予算： 1,000 億円

WWW は 1990 年に CERNで発明された。

7

周長　 26.6 km

主な実験装置ATLASCMS

ALICELHCb

計画承認 1994建設完成 2008

建設コスト～１兆円

（人件費なども含む）

LHC ( Large Hadron Collider ) 　

LHC でビッグバンから 10-12 秒までにさかのぼる。

8

1K K 10K 10K 10K 10K 10K 10 51015202530

10 10 10 1 10 10 10 10 10 10 10 ssssecsssssss18 1266-12-18-24-30-36-42

meVeVkeVMeVGeVTeV 1 1 1 1 1 1 10 10 10 10 10 GeV6

GeV9

GeV12

GeV15

GeV18

Rest Energy KE of Highest energy CM Energy Nuclear Binding Atomic of Flea Sprinter Cosmic rays of LHC Energy Binding Energy

QUANTUM END OF END OF MATTER ● Formation

GRAVITY GRAND ELECTROWEAK DOMINATION of Atoms

● Supergravity? UNIFICATION UNIFICATION ● Formation of ● Decoupling of -● Ex Dim? ● Origin of Matter- ● End of SUSY? Quark Hadron Structure begins Matter and ● Supersymmetry? Antimatter Symmetry Transition Big Bang ● Superstrings? ● Monploles Nucleosynthesis

● Inflation

History of Universefrom E. Kolb and M. Turner p.73

B I

G

B A

N

G

Leptons &

Quarks

GaugeBosons

Photons

..... Y,X, Z,W

GLUONS

b

t

s

c

d

uee

pn

e

,

eLiHeHe

DH

,,,,,

7

4

3

LiHeHeDH

7

4

3

,,,,

R(matter/radiation)=5x10-10

3K CMB

2K n bkgd

1 103 106 109 Years

1K K 10K 10K 10K 10K 10K 10 51015202530

10 10 10 1 10 10 10 10 10 10 10 ssssecsssssss18 1266-12-18-24-30-36-42

meVeVkeVMeVGeVTeV 1 1 1 1 1 1 10 10 10 10 10 GeV6

GeV9

GeV12

GeV15

GeV18

Rest Energy KE of Highest energy CM Energy Nuclear Binding Atomic of Flea Sprinter Cosmic rays of LHC Energy Binding Energy

QUANTUM END OF END OF MATTER ● Formation

GRAVITY GRAND ELECTROWEAK DOMINATION of Atoms

● Supergravity? UNIFICATION UNIFICATION ● Formation of ● Decoupling of -● Ex Dim? ● Origin of Matter- ● End of SUSY? Quark Hadron Structure begins Matter and ● Supersymmetry? Antimatter Symmetry Transition Big Bang ● Superstrings? ● Monploles Nucleosynthesis

● Inflation

History of Universefrom E. Kolb and M. Turner p.73

B I

G

B A

N

G

Leptons &

Quarks

GaugeBosons

Photons

..... Y,X, Z,W

GLUONS

b

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3K CMB

2K n bkgd

1 103 106 109 Years

LHC 陽子衝突実験のカバーする範囲

1K K 10K 10K 10K 10K 10K 10 51015202530

10 10 10 1 10 10 10 10 10 10 10 ssssecsssssss18 1266-12-18-24-30-36-42

meVeVkeVMeVGeVTeV 1 1 1 1 1 1 10 10 10 10 10 GeV6

GeV9

GeV12

GeV15

GeV18

Rest Energy KE of Highest energy CM Energy Nuclear Binding Atomic of Flea Sprinter Cosmic rays of LHC Energy Binding Energy

QUANTUM END OF END OF MATTER ● Formation

GRAVITY GRAND ELECTROWEAK DOMINATION of Atoms

● Supergravity? UNIFICATION UNIFICATION ● Formation of ● Decoupling of -● Ex Dim? ● Origin of Matter- ● End of SUSY? Quark Hadron Structure begins Matter and ● Supersymmetry? Antimatter Symmetry Transition Big Bang ● Superstrings? ● Monploles Nucleosynthesis

● Inflation

History of Universefrom E. Kolb and M. Turner p.73

B I

G

B A

N

G

Leptons &

Quarks

GaugeBosons

Photons

..... Y,X, Z,W

GLUONS

b

t

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c

d

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eLiHeHe

DH

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4

3

LiHeHeDH

7

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R(matter/radiation)=5x10-10

3K CMB

2K n bkgd

1 103 106 109 Years

ALICE 実験の研究領域

1869メンデレーフの周期律表

1995 　現在の周期律表： 標準モデル

基本粒子の数

67 (1869 年 )

12 (1995 年 )

1 (2xxx 年 )

12

相互作用 : 強い力　　　電磁磁気力　　　弱い力　　　　重力　　　　　　　　　　　　

４つの力（相互作用）

ゲージ粒子 : グルーオン　　　　光子　　　　Ｗ ,Ｚボゾン　　グラビトン スピン : 1 　 1 1 　 2

標準モデル（ゲージ変換不変な量子場理論に基づく）

全ての力はゲージ粒子の交換によって引き起こされる。 ゲージ粒子

13

根 源 的 な 問 題

Ｑ 1 ： 発散の困難をどう回避するか？

高次の量子効果を足し合わせてせると計算結果が無限大になる。

Ｑ 2 ：なぜ裸のクォークは見つからないのか？

私の大学院での最初の実験は宇宙線に中に1/3e,2/3e の電荷をもった粒子を探す実験だった（ 1967 年）。裸のクォークは見つけられなかった。しかし核子は３個のクォークからなっていることは分かっている。

Ｑ 3 ：なぜ W, Z とクォーク / レプトンは質量をもつのか？

パリティ非保存の発見 (1957)→弱い相互作用は左右非対称である。しかしゲージ不変であるためには、粒子に質量があってはならない。実験から mW ～ 81 GeV, mZ ～ 91GeV, mt ～ 172 GeV, me＝ 0.55 MeV 。 （注：ゲージ不変性がないと発散の困難を回避できない。）

　　　　　　　　夫々の問題の解決者にはノーベル物理学賞が授与された ! 14

陽子　　　中性子

15

Ｑ 1 の解決 : 　量子電磁力学（ QED ）の成功

朝永　 　 Feynmann Schwingers

1940 年代に朝永らによってくりこみ理論（ renormalization method) が開発された。裸の質量や電荷を再定義し直すことによって、相互作用の振幅が高エネルギーや高い次数の計算でも取り扱いできるようになり、高精度の計算が可能になった。

　例：電子の異常磁気能率 :

QED がくりこみ可能なのは、 QED 理論が局所ゲージ不変であるからである。

　　理論は局所ゲージ不変であること。

(theory) 88700011596521.0

exp.)(80850011596521.02

2

g

ae

"for their fundamental work in quantum electrodynamics, with deep-ploughing consequences for the physics of elementary particles”

1965

xh

(x1 y1 z1)x

hx

h

(x2 y2 z2)

(x3 y3 z3)

局所ゲージ不変

任意の時点で内部座標を任意の位相回転しても理論は変わらない。

)()( )( xex xiq

Ｑ 2 の解決：　 QCD (量子色力学 ) の成功

D. Gross H.D. Politzer F. Wilczek

• クォークは３種のカラー荷電を持つ。

• グルーオンは強い力を媒介するゲージ粒子で８種のカラー荷電を持つ。

• 素粒子（ π,p, n…) はカラーを持たない。

• 漸近自由：力はゴム紐のように近くて弱く遠くなると強くなる。

"for the discovery of asymptotic freedom in the theory of the strong interaction"2004

エネルギーを与えて素粒子内の２つのクォーク

を引き離そうとすると、途中でクォーク・反

クォーク対が真空から作られて２つの素粒子に

分裂する。エネルギー的にその状態の方が低い

からである。16

• 高エネルギーでは電弱対称性 SU(2)L と弱ハイパー荷電対称性 U(1)Y が存在する。

• 低エネルギーではヒッグス場の存在によりそれらの対称性が自発的に破れて、３つのゲージ粒子は３つのヒッグス場を食べて質量を持つ。混合の結果電磁場 U(1)EM が残る。

• 少なくとも一つのヒッグス粒子が存在する。

• クォーク・レプトンも質量を持つことが可能。

S. Glashow 　 S. Weinberg 　 A. Salam"for their contributions to the theory

of the unified weak and electromagnetic interaction between elementary particles, including, inter alia, the prediction of the weak neutral current"

1979

1

m=0

W1

m=0

W2

m=0

W3

m=0

B

2 3 4

m W m W m Z

m H

W+ W_

m=0

Z0自発的対称性の破れ

(Higgs 機構）

17

Ｑ 3 の解決：　 Glashow-Weinberg-Salam モデルの成功

SU(2)L ×

U(1)Y U(1)EM

４つのヒッグス粒子

４つのゲージ粒子

2V 2

V

m=0 m=0 m=0 m=0 80 80 91 mg=0 GeV GeV GeV

mH=??

Glashow-Weinberg-Salam モデル

18[1] S. Wenberg, Phys. Rev. Lett. 19 (1967) 1264

, , ,2

1

2 where

4

1

4

1

12

222

RL

e

e

eRe

LBBBYBigWig

RLLRGBBWWRiRLiL

D

DDDL †††

)(1

, , , : U(1)

,)()(1

, , :SU(2)

1

)()(Y

2

)(2

L

xg

BBWWReRLeL

BBWxxg

WWRRLeL

YxiYxi

xi

W1

W2

3

WW

WW

cos ,

sin

e ,

cossin

sincos

e

ggB

W

A

Z

GeV 2462

1 , , 2 ,

coscos2

1 ,

2

1therefore

41

4

12

2

1

cos8

1

4

1

2

1

)(

0

2

1)(,)1()1()2( : BreakingSymmetry usSupontaneoafter

22

4

4

3

322222

2

2222

22

FeeH

W

W

WZW

eeW

QYL

GGmm

mgmgm

eehGeeGhh

hhZZg

hWWgh

xhxUUSU

L

19

理論的には• 1971 年：ト・フーフトが GWSモデルがくりこみ可能であることを証明した。

GWSモデルの実験による検証• 1973 年： CERN で中性カレントの存在が検証さ

れた。

• 1978 年： SLAC の偏極電子ビーム散乱実験によって γ-Z の干渉効果を確認した。

"for elucidating the quantum structure of electroweak interactions in physics"

1999

D ‘t Hooft M. Veltman

R. Brout F. Englert P. Higgs

ヒッグス機構は少なくとも３人が提案1964 年に何人かの理論屋が、自己結合をもつスカラー場の存在の下で、自発的対称性の破れが起こると、質量=0 だったゲージ粒子が質量を持つことを指摘した。

Weinberg と Salam はこの発見を弱い相互作用に適用した。

GWS モデルの確証

20

・ W/Zやクォーク・レプトンは、ヒッグス場との相互作用

のため、運動にブレーキがかかり、それは質量を得たとみなすこ

とができる。光はヒッグス場と結びつかないので質量=0 である。

ヒッグス場による質量（重さ）の獲得

クオーク

真空の対称性がある場合

光速 光速

レプトン

現実の世界

W光速

レプトンクオーク

光速よりも遅い

光速よりも遅い

抵抗抵抗

W 光速よりも遅い

抵抗

ヒッグス場の海

光光 光速

自発的対称性の破れ

標準モデルの予言能力

21

標準モデルは 1 eV から 1千億 eV レベルまでの広いエネルギー範囲を非常に高い精度で記述する。標準モデルに反する事象はまだ発見されていない（暗黒物質を除いて）

電子陽電子消滅によるハドロン生成の断面積

標準モデル

0gluonm

0 m

GeV 91

GeV 80

Z

W

m

m

ヒッグス粒子のみが未発見。他はすべて２０世紀に発見された。

現在の周期律表：標準モデル

22

• （実に不思議なことに）ヒッグス粒子の質量 mH はフリーパラメータで標準モデルは予言しない。たぶん 100 ～ 1000 GeV の間であろう。

• LEP 実験での直接探索 mH > 114.4 GeV

• テバトロンでの直接探索 mH ≠ 170 GeV

• 量子補正による間接測定 　 mH < 144 GeV

23

標準ヒッグス粒子の性質

LHC/ATLAS でのヒッグスイベント :pp→H→ZZ→μ+μ-μ+μ-(黄色の線 ).

黄＝直接測定で除外された領域青＝標準モデルの測定量から量子

補正を通じて推定されたヒッグス粒子の質量の確率（ χ2 ）分布。

24ATLAS

C M S

ALICE LHCb

LHC 加速器と主実験装置

トンネル周長 26.6 km 　　

陽子・陽子衝突 7+7 TeV

ルミノシティ 1034 cm-2s-

1

重イオン衝突（ Pb+Pb ） 5.5 TeV

主ダイポール電磁石 8.33T, 1232

超伝導マグネットの温度を色で示している。全周 1.9K 。

加速器の主要素は超伝導電磁石

計 1232 台の超伝導ダイポール電磁石がビームを曲げる。

2-in-1 型冷却温度： 1.9K

磁場強さ： 8.33 テスラ

25

Video: Construction of LHC 　 (magnetToRing.wmv)

26

27

・ 14 TeV の陽子・陽子衝突を測定し、ヒッグス粒子や超対称性粒子などの発見と

測定を行う。

・ ３７か国から約２２００人の研究者が参加。日本は KEK・東大・神戸大など１５

研究機関約 100名。

・ 各国は担当検出器を国で製作し、 CERNへ持込み据付・組立を行い測定器として

一体化した。

・ 日本はミューオントリガー検出器、シリコン検出器、超伝導ソレノイドを製作し

た。トリガーおよびデーター解析にも参加している。

ミューオントリガー検出器

　シリコン飛跡検出器

　超伝導ソレノイド

日本による建設担当部分

ATLAS : アトラス国際協力実験

28建設中のアトラス実験装置　 2005 年 11 月

29

ATLAS : 日本が担当者た検出器の例　端部ミューオントリガー装置 ( 日本 , イスラエル ,中

国 )

神戸大で全数を宇宙線で検査

1200台のチェンバーをKEK で製造 (2000-2004)

CERN地上でのセクター組立 (2005-2007)

地下実験ホールでの総合組立完成 (2006-2008 ）

32万チャンネルの電子回路を

KEK で設計・製造した。

30

写真②：ビッグホイール下部での作業中の日本人研究者

写真①：地下では TGC は壁構造を利用して順次結合されてビッグホイールに組み上げられた。

写真④： 2007 年秋の試運転で、 TGC ミューオントリガー装置を通過した宇宙線ミューオンが始めて観測された。

写真③：地上アトラスコントロール室で、日本などからの研究者が地下の装置の運転を制御する。

31

アトラスシリコン半導体飛跡検出器

2600台のうち 980台を日本で製造。広島大（大杉）はセンサー開発に寄与。

組立中のアトラスシリコン飛跡検出器KEK では１ミクロン精度の組立て台を開発

32

アトラス実験装置の建設ムービーショット

33建設中の ALICE 実験装置

ALICE ：アリス 国際協力実験

• L3マグネットの中に設置した大型 TPC で 1000 を越える飛跡を観測する

• 31 カ国から約 1000名の参加。日本からは広島大・東京大・筑波大が参加

し主にフォトン検出器を担当。計算機センターを広島大に設置し解析も進め

る。

34

LHC アリス実験の目指す物理

• 鉛イオン（ 208Pb82+ ）ビームを核子当たり 2.76TeV まで加速し衝突させる。

• sNN 5.5 TeV = 28×RHIC =320×SPS = 1000×AGS

• RHIC 実験などで発見された原子核特有の現象のジェットの抑制と形状変

化、 J/ψ 生成の抑制や完全流体的集団運動などをより高いエネルギーで観測する。

• 物理はビッグバン誕生後 10-6 秒付近でのクォーク→ハドロン遷移の領域に相当

する。

35

アリス実験の日本グループ：活動のスナップショット

広島大に設置された Tier-2 計算機システムCERN で作業中の広島大などからの日本メンバー

BBC による世界同時生中継のもと、 450 GeV の陽子ビームがテスト開始後わずか 50 分で LHC リングの一周に成功した。

First beam in the LHC 10 Sep. 2008

36

37

38

開始後５０分後にビームスクリーンには入射ビームと一周したビームが同時に映し出された！

ATLAS

ビームの軌道は各所のビーム位置モニターで測定され、直ちに次のビーム入射で軌道が修正された。

ALICELHCb

CMS

• ９日後、 LHC 加速器セクターの通電テスト中に、６トンのヘリウムがトンネル内に漏れ出す事故があった。

・( １万ヵ所のうちの ) １つのマグネット間の超伝導ケーブル接続部分が溶けだし、気化したヘリウムの圧力で数十台のマグネットが変形したり移動した。

• 53台のマグネットが地上に運び出され修理が進んでいる。

• 事故原因を調査し、安全対策とより感度の高い予知システムを準備している。

• ビームは 2009 年 9 月に再開され、 5+5 TeV の物理運転を 2010 年秋まで続ける。

39

2008 年 9 月 19 日： LHCヘリウム大量漏れ事故

溶解したと同じケーブル接続部の写真

気化したヘリウムの圧力によってマグネットが動いた。

40

H→gg チャンネルの模擬解析結果。 L=1fb-1 で縦軸の数がイベント数に相当する。

LHC でのヒッグス粒子探索

2010 (?)

2011(?)

2012(?)

• 質量 mH の関数としてヒッグス粒子の生成断面積や崩壊過程はよく予言できる。

• ヒッグス粒子の発見チャンネルは数種類あり mH の領域にかなり依存する。

• データ収集は 2009 年 10 月に始まる。２－３年で 114 ～ 1,000 GeV の全領域で発見が可能になる。

赤： 5s の信頼度での発見ライン青： 95% の信頼度で排除できる範囲。

,

HjjWWH

ZZHH

100 200 500 1,000 mH (GeV)

積分

ルミ

ノシティ

（fb

-1)

階　層　性　問　題

• 次の新しい物理がプランクスケール (1019 GeV) までないとき、ヒッグス粒子の質量 mH は大きな量子補正を受けて（スカラー粒子なので）

mH = 200 GeV

dmH = 1,000,000,000,000,000,000 GeV これは非常に不自然である（階層性問題）。

問題解決策　その① : 超対称性粒子の導入

ヒッグスの２次発散の項を超対称性（ SUSY ）粒子で正確にキャンセルすることができる。

問題解決策　その② : 大きな余剰次元の導入

　　　新しい物理が 1 ～ 10 TeV に存在する。41

...../ln6216 cutoff

22cutoff2

2

2 eee

H mmy

m

mH 　に対する量子補正の式

...../ln42 16

~ cutoff2~

2cutoff2

~ 2 eee

H mmy

m

H H

H H

LR e~,e~

Re

Le

SUSY 粒子による mH に対する量子補正

42

SUSY (超対称性）粒子フェルミオン（半整数スピン）とボゾン（整数スピン）の交

換の対称性　

SUSY 粒子はまだ１個も見つかってない SUSY はソフトに破れているモデル

2

1spin)(

q

+

43

・　相互作用の強さ（結合変数）は真空偏極によりエネルギースケール（距離）と共に変化する。

・　 QED : 遮蔽効果　高エネルギーで強くなる

・　 QCD: 反遮蔽効果　高エネルギーで弱くなる

　　グルーオンの自己結合のため

　

quark

quark

EM

EMEM qn

qN

q 2

2

20

02 3N ,

ln3

)(1

)()(

0

QED では真空偏極で電荷がより隠される。

Running couplings （走る結合変数）

20

2203

2032

3

ln33212

)(1

)()(

q

n

q

f

-+

- +

-+-

+

-+

-+ -+

-+

QCD ではカラー電荷が真空偏極で増幅される　（ nq < 33/2 ）

gluon と quark の雲

quark

glu

on

44

３つの相互作用の大統一の可能性

もし 1 TeV付近に超対称性粒子が存在すれば、３つの相互作用の強さは 2x1016 GeV で１点に交わる !! ー＞大統一の可能性が出てきた。

note: based on RGE equations given by U. Amaldi et al., Phys. Lett. B260(1991)447. data for 1/a1 are scaled from 1/aEM by 3/5*cos2qW

45

銀河クラスター同士の衝突で暗黒物質（青）

が分離された様子

暗黒物質　 Dark Matter

重力レンズ効果を用いた暗黒物質観測の３次元マップ

３ °Ｋ宇宙背景輻射

銀河の回転速度

銀河クラスターの運動

標準モデルは我々の宇宙の４％のみの範囲しか記述していない！！

46

未発見

暗黒物質の有力候補ニュートラ

リーノ

LHC の到達できる範囲 !!

膨張する宇宙の熱力学 ：冷たい暗黒物質シナリオ

223 EQnnvAHn

dt

dn

1.02 hDM

pb 1 ~ v TeV, 1~1.0~ m

47

• R パリティ保存則：　　　　標準モデル粒子 R=+1

　　　　 SUSY 粒子　　　　　 R=-1

LSP (lightest supersymmetric

particle) は中性で安定、物質と相互作用しない→暗黒物質のよい候補！！

• LHC 実験では LSP が測定器から抜け、

大きな横エネルギー Et の消失が起こる。

１年の LHC 実験で 1 TeV 領域まで探索できる。

• まとめ： SUSY 粒子が 1 TeV にあると　　

　　　① 階層性問題が解決する .

　　　② 大統一の可能性が高まる .

　　　③ 暗黒物質が同定できる .

SLBR 231

01

~(LSP)

g~

g~

u

u

q

qg

p

p

LHC での SUSY 粒子生成過程

dete

ctor

LHC の SUSY 粒子探索

CMS 実験での SUSY 粒子生成シミュレーション

大きな余剰次元モデル 階層性問題解決への新しいアプローチ

エネルギースケール

4+2余剰次元の重力

電弱スケール Planck スケール1016

ニュートンの重力

F ～ 1/r2

重力は大きな次元のバルクにも広がるが、標準モデルの粒子は４次元ブレーンに閉じ込められている。

48

　　

　力

の強

さ　

　　

標準モデルの３つの力

49

• W, Z 粒子、クォーク・レプトンの質量があるためには、ヒッグス場の自発的対称性の破れが起こらなくてはならない。ヒッグス粒子が存在する。

• LHC 加速器と４つの実験装置 ALICE ATLAS CMS LHCb は建設が完成した。昨年９月に 450 GeV の陽子ビームの周回に成功した。

• ヒッグス粒子や超対称性粒子は２～３年ほどの運転で発見が可能になる。鉛イオンの衝突でクォークグルーオン状態を探索できる。

• もし超対称性粒子が見つかれば、階層性問題は解決し、大統一が可能になり、暗黒物質の有力候補が見つかる。

• LHC でのｐｐ衝突の実験は、 ビッグバンから 10-11 ～ 10-38 秒での物理に相当する。重イオン衝突の実験は 10-11 ～ 10-5 秒でのクォーク核子遷移の物理を解明できる。

ま　と　め

LHC でビッグバンから 10-12 秒までにさかのぼる。

50