粒子物理学講座

(教授) 蔵重久弥、 (教授) 竹内康雄、 (教授) 山崎祐司
(准教授) 身内賢太朗、前田順平
(講師) 鈴木州

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素粒子物理学（Particle Physics)とは、物質の基本構成要素である素粒子(Particle)と，これらの素粒子間に働く力つまり相互作用（Interaction)を研究する学問分野で、私たち粒子物理学講座では、巨大な粒子加速器や宇宙からの宇宙線をもちいて実験の立場から素粒子の研究を行っています。現在進行中のプロジェクトは以下の通りです。

素粒子の性質を実験室で調べるには、素粒子を生成・反応させる必要があります。ヒッグス粒子や超対称性粒子等、未知の素粒子は非常に大きい質量をもっていると考えられているため、高いエネルギー状態をつくりださなくてはなりません。そのための装置を粒子加速器といい、粒子を光の速度近くまで加速して、高いエネルギー状態にします。加速器には、電子（及び陽電子）を加速するものと陽子（及び原子核）を加速するものがあります。我々の研究室では、陽子・陽子衝突型加速器LHC ATLAS実験に取り組んでいます。

ニュートリノは物質を構成する基本的な素粒子ですが、電荷をもたず、いわゆる弱い相互作用しか行わないため捕らえるのが難しく、その詳細な性質は未だに判明していません。我々の研究室では、岐阜県神岡町の地下1000mに設置された世界最大のニュートリノ検出器スーパーカミオカンデ(SK)を用いたニュートリノ研究、東海村のJ-PARC加速器施設から295km離れたSK検出器にニュートリノを照射するT2K実験、次世代の超大型ニュートリノ検出器を用いるハイパーカミオカンデ(HK)実験に取り組んでいます。SK、T2Kは世界最先端のニュートリノ振動観測を行っています。HKは、2027年観測開始を目指して現在建設中です。

宇宙暗黒物質（ダークマター）は、宇宙に既知の物質の約6倍の量存在する未知の物質で、これまで実験的に直接観測されたことはありません。その正体は未発見の素粒子である可能性が高く、近い将来に直接観測される期待が高まっています。我々の研究室が参画している国際XENON実験は、この研究分野では世界最大の約8トンの極低バックグラウンドの液体キセノンを用いて、世界最高感度でのダークマターの直接検出を目指しております。また、我々の研究室が中心になって推進しているNEWAGE実験は、ガス飛跡検出器を用いて方向に感度を持った暗黒物質の直接探索を行い、暗黒物質検出の決定的な証拠を得ることを目指しております。