大型ハドロン衝突型加速器


大型ハドロン衝突型加速器
Large Hadron Collider、略称 LHC とは
高エネルギー物理実験を目的としてCERNが建設した世界最大の衝突型円型加速器のことです。
スイス・ジュネーブ郊外にフランスとの国境をまたいで設置されています。
2008年9月10日に稼動開始しています。

2010年3月に行われたたLHCの実験では
人類史上最大の7TeV(7兆電子ボルト)という高エネルギーで、陽子を衝突させることに成功しています。

陽子ビームを7TeVまで加速し、正面衝突させることによって、
これまでにない高エネルギーでの素粒子反応を起こすことができます。
最大重心系衝突エネルギーは、14TeV付近。但し、陽子-反陽子型の実験装置ではないとのことです。

この高エネルギーの陽子・陽子衝突実験によって、標準理論を検証し、それを超える新しい物理を研究しています。
(ATLAS, CMS)
・標準理論の中で唯一未発見であり、素粒子に質量をもたらすとされているヒッグス粒子の発見とその性質の測定。
・標準理論を超える、大統一理論の有力候補である超対称性理論で予言される超対称性粒子の発見。
・余剰次元理論に基づく計算により、LHCの衝突エネルギーで生成可能とされる極小ブラックホールの検出と、
それによる余剰次元理論の検証

・高エネルギーの陽子・陽子衝突実験によって、B粒子の性質を測定することにより、物質と反物質の非対称性を研究。(LHCb)
・ 高エネルギーの重粒子加速衝突実験によって、クォーク・グルーオン・プラズマを生成し、その性質を測定。 (ALICE)

注目されている実験

標準理論を超える物理を検証できる、現在準備が終わり実施可能な実験はLHC実験だけのため、多くの物理学者や市民から注目を集めている。将来、国際リニアコライダー実験が始まり、精密かつ正確な実験が行われるまでの間、この実験結果に関しては注目を受けるだろうと思われる。特に、ヒッグス粒子の発見による標準理論の完成、また標準理論を越える理論として現在候補に挙がっている
超対称理論の予言する超対称性粒子の発見、余剰次元理論の予言するKK粒子、標準模型に無い余剰のゲージ粒子など
、発見が期待される粒子は多い。また、Higgs粒子の質量や崩壊率のそれ自体が標準模型を超える物理への直接的な制限となり得る為、
Higgsの検出は非常に大きな意味を持つ。

==LHC実験の安全性に対する危惧および反論==
余剰次元理論からの計算によれば、8TeV~12TeVの領域で、極小ブラックホールが生成される可能性があり危険であるという理由から、フランス高等裁判所及び欧州裁判所に実験の中止を求める訴訟が起こされているそうです。

なお、余剰次元が実在したとしても、LHCのエネルギーでブラックホールが生じる可能性があるのは、(現時点で実験的には未決定な)理論中のパラメータ(余剰次元のサイズ)が既存の実験から許される上限に近いミリメートルオーダーである場合に限られる。つまり、たとえ理論が正しかったとしても、LHC程度のエネルギーでは極小ブラックホールは生じない可能性が高い。 もし極小ブラックホールが出来たとしても、量子ブラックホールレベルの極小のものであり、ホーキング輻射により瞬時に蒸発してしまう。

LHC実験で極小ブラックホールが発生し、それが崩壊せずに残るとするならば、それより遥かに高いエネルギーで降り注ぐ宇宙線のために、大気圏にLHC実験で発生するものより大きなブラックホールが残る事になる。
(情報:ウィキペディア)

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巨額の資金がかかる実験だと思いますが ダークマターの実証などにもかかわる貴重な実験の為
今後を見守りたいと思います。

http://d.hatena.ne.jp/lhcatlasjapan/
http://atlas.kek.jp/
http://public.web.cern.ch/public/

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