第7回素粒子原子核研究計画委員会議事録


日時:平成14年8月17ー18日(土、日)10:00〜

場所:KEK 4号館1セミナーホール

出席:
所内委員:
羽澄、岡田、藤井、吉村、宮武
所外委員:
中家(京大)、山中(阪大)、田村(東北大)、日笠(東北大)、初田(東大)、 野尻(京大)、高橋(宇宙科学研)、中畑(宇宙線研)
非委員:
山本、今里

1. 前回議事録案の承認

前回の議事録案が、Super-K から Hyper-K にした際の感度に関する記述の訂正の後承認された。最終版については本委員会のページ参照のこと。

2. 初めの打ち合わせ

委員長より、今後の作業の進め方について説明があった。
今回の目標:
初日で、各グループからの報告を受け、その内容について各々、全体で議論し、二日めで星付けまで持っていく。 発表は、原則として各グループの当事者以外の人にしてもらう。発表15分、議論45分をめやすとする。
方針に関する質議:
Q:星付けについては、あらかじめ項目を決めておいた方が、報告を聞く際にポイントがはっきりするのでは?
A:物理的意義、海外との競争力(将来性、緊急度)、feasibility(技術面、人、予算)、スケジュール。
Q:feasibility について星をつけるのは本委員会の主旨に反するのでは?
A:文章で、短く、一番問題となりうることを書くということで良い。
Q:予算についてはどうか?
A:大、中、小くらいか。
C:施設と実験をわけて考えるべき。
Q:人についてはどうか?
A:ユーザー数として、国内外でどれくらいかを書く。
Q:それは、国際的貢献度に含まれるのでは?
A:座標軸(項目)の間の相関はあってよい。特定の軸への射影と考えれば良い。
C:項目にうまく適合しないものについては、コメント欄に書けば良い(例えば、将来性として特筆すべきことなど)。
C:総合的星付けが可能かどうかは、明日判断すれば良い。

3. 各グループからの報告(初日)

3-1) ν(中畑)

物理的意義:
1998年の SK による、大気ニュートリノにおけるニュートリノ振動の発見に続き、2001‾2002 にかけて SK+SNO により太陽ニュートリノにおいても、ニュートリノ振動が確認され、2002 には K2K により、人工ニュートリノによっても、ニュートリノ振動が測定されるなど、ニュートリノの物理は、日本を中心に急速に進展している。これは、標準理論をこえる物理の存在の唯一の確かな証拠であり、ニュートリノが有限の質量を持つこと、また、その世代間の質量差が小さいこと、また、その混合角が大きいことを明らかにした。次の課題は、振動パターンの精密測定、θ_13 の測定であり、これはニュートリノセクターでの CP 非保存の発見へと続いていく。
実験:
0.75MW のビーム強度で5年間実験をおこなうことにより、
δsin^2 2θ_23 ‾ 0.01
δΔm_23 < 1×10^-4 eV
sin^2 2θ_13 < 0.006 (90%CL)

を達成する。
海外の計画との比較:
NUMI 2008 とは競合する。 feasibility:
問題ない。

報告および、叩き台の内容に関して以下のような質議があった。
Q:ターゲットは問題ないのか。
A:MINOS の経験から、カーボンターゲットなら、MW までは技術的には問題ない。
Q:予算規模は?
A:ビームラインが 100‾150 億円。
Q:LINAC が 400MW から 180MW になったことの影響は?
A:ビーム強度で×0.6。
Q:NUMI の実現可能性は?
A:今、LOI を書いている所。予算規模としては、測定器で 100 億程度。MINOS グループの一部と新しい人がやっている。
Q:大学の contribution はどうなっているのか?報告書ではそれを強調すべき。
A:スクレーパーの設計、p、μのモニターやターゲットのデザインなど、9項目くらいの項目で貢献している。
Q:D 論はたくさん書けるのか?
A:細かいテーマとしては、原子核に近いかもしれないが、νの相互作用の不定性に関連していろいろある。
C:波及効果を書くべき。大学を活性化するような、新しい研究上のシステムができるということを強調すべき。
Q:man power の適正な規模はどの程度か?
A:現在の K2K の2倍程度であろう。
Q:matter effect は問題にならないか?
A:あまり効かない。
Q:日本の高エネルギーコミュニティーのどれくらいが参加するのか?
A:東大、京大の両方が主力として参加するのは珍しい。
Q: 人の数を考えると物理のテーマの多様性に乏しいのではないか?
A:メインとサブの比で 1:10 程度にはテーマがある。
C:B ファクトリーなど、コライダー実験の場合は、1:100 程度。
C:世界に1つしかない実験であり、必ず正しい答えを出さなければならない。その意味で reduncancy が必要。
Q:SK と K2K の関係は?
A:collaboration としては別。ソフトも原則としては別。
Q:2km detector の必然性が良く分からない。
A:0.1% の測定をしようとすると必要となる。
Q:SPL-βビーム計画の実現可能性が低いとあるが?
A:目標強度の実現可能性はまだ示されていないという意味である。
Q:νファクトリーでの CPV の可能性はどうか?
A:お金がかかるという点で、JHF の次。
C:νファクトリーの場合は、高エネルギー(‾20GeV)で、遠方(>1000km)に測定器を置くことになる。ただし、τアピアランスなど、できることはかなり広がる。
Q:ν_e アピアランスとθ_23 とどちらがメインか?
A:好みの問題。
Q:報告書の中で CPV はどう扱うのか?
A:先にありますよと言っておくことが重要。
C:後期だったらどこまでいけるかも見ておきたい。

3 -2) K(羽澄)

物理的意義:
クォークセクターのフレーバー構造を K を使って調べ、B からの情報と比較することにより、小林・益川で全てが説明できるかどうか調べる。例えば (ρ,η) を測定し、φ_1(B) ≠φ_1(K) となれば New Physics。
実験:
ハドロン物理による不定性が小さく、標準理論からの小さなずれを見るのに適していると考えられている、K^+ --> π^+νν、K_L --> π^0νν崩壊を 100 事象以上観測し、 (ρ,η) を 10% 以下の精度で測定することを目指す。また、K^+ --> π^0μ^+ν における T の破れ(μの横偏極)を O(10^-5) の感度で探索する。
海外との比較・評価:

K^+ --> π^+νν
CKM FNAL 95ev/3‾4 sy(Snowmass Years)
  JHF   100ev/3 sy
K_L --> π^0νν KOPIO BNL 65ev/3 sy
  JHF   1000ev/ 3 sy

進め方に関するコメント:
コミュニティーの大きさ、緊急性を考えると一本化した方が良いと思われる。

報告および、叩き台の内容に関して以下のような質議があった。
C:一本化するか否かは、K のコミュニティーで決めるべき。
Q:E391a、E949 の延長としてやるということなのか?
A:K^+ については、小松原氏によると、E949 をベースに改良を加えていくのが現実的ということである。E391a についても、それをベースにして、レートにたえられない部分を修正していく。全く新しいものを考えるかどうかはこれから議論する。
Q:物理の部分で、何故 B だけでは New Physics が見えないのか、何故 K が必要なのかが良く分からない。
A:B、K 両方揃って初めて全体像が見える。
C:B だけではだめだという例が欲しい。
C:ハドロンの不定性の小さい観測量は B、K を合わせても数個しかない。一方、パラメータとしては、一般的に考えると(超対称性の場合)数10個ある。
C:K を計ってインパクトのある例を示す必要がある。
Q:金の制限がないとすれば、いくらいるか?
A:分からない。
C:B が一通り終わった後で、dedicated exp. をやる必要が出てきたら、K の価値は B と同じということもあり得る。
Q:E391a の結果を見ないと分からないことはどれくらいあるのか?
A:photon veto という意味においては、現在分かっている限り全ての情報を加味した MC で OK である。
Q:E391a を持っていった場合、どこまで行けるのか?また、それにどの程度意味があるのか?
A:40ev/year あたりまでは行ける(注:その後の調査で、full intensity の 1/10、30GeV を仮定すると、A-line からのビームを用いた場合、2ev/200日程度であることが判明した)。
C:K_L --> π^0ννについては、first observation を強調すべきである。一方、K^+ --> π^+ννは既に見つかっているし、標準模型の予言に近づきつつある。
C:first observation をまずねらい、次に測定器を改良して究極の測定を目指す。
Q:3つの実験1つ1つに星付けするのか?
A:個々につければ良いのではないか。星付けの議論は明日もできる。
Q:K_L で first observation を目指す場合の beam line はどうするのか?
A:A-line から引くことも考えられる。
Q:charged の beam line は?
A:ある line が使える。
C:これが E949 と組合わされば速く走れるという利点がある。

3-3) μ(山中)

物理的意義:
- LFV の他、g-2、EDM などμの性質を調べる。
- 低エネルギー高輝度μを用いた生命科学、物質科学、工学への応用。
- 将来におけるν factory、μ collider などへの R&D としての要素。
実験の特徴:
- PRISM のエネルギーの広がりの小さいμにより、非常に薄い標的を用いてμを止められるので、物質による分解能の劣化が小さく、軌道上の崩壊でできた電子との分離が良くなること。
- 軌道上でπは、ほとんど全て崩壊してしまうので、π-free であること。
- 一方、10^12 μ/sec と瞬間強度が高く測定器に工夫が必要であること。
評価:
Q:MECO で見つかる可能性は高いのでは?
A:1/m^4 で落ちるので、PRISM でも全てをカバーできるとは言えない。
Q:μ-e conversion の精密測定の意義はどこにあるのか?
A:核依存性を見ることにより、μ-e 変換を起こす operator の構造を調べることができる。
Q:ν-factory、ν-collider を将来原研サイトに作る可能性はあるのか?
A:ν-factory については layout 案があるにはある。μ-collider は無理かもしれない。
Q:radiation の問題は?
A:ν-factory は問題ない。μ-collider は問題かもしれないが、ビームを揺らすなどして、νを散らして逃げる可能性が検討されている。
Q:時期はどうか?
A:今すぐ見つかる可能性があることを考えると、MECO からあまり遅れない時期に走りたい。
Q:MECO のスケジュールはどうなっているのか?
A:金次第。MECO が遅れるようなら、spec を落としても早く始めることも考えられる。
Q:community のサイズは?
A:阪大、京大、KEK。
C:阪大も、京大も MECO と競合するとは考えていないようだ。
Q:お金は?
A:ビームライン、実験ホールが問題だが、それをのけると、FFAG が十数億くらい。cost driver は大口径の超伝導電磁石。
C:後からホールを足すなどと言うことに現実性はない。ホールがあれば MECO と張り合っていけるというシナリオを示すべき。
Q:MECO に PRISM の主力が入っているという状況で、張り合うということがありうるのか?
A:MECO がうまく行かなければ自然に PRISM に流れるであろうが、MECO が通ったら問題。
Q:外部資金導入のめどが示せれば、施設要求にプラスに働くのではないか?
A:g-2 が興味を示している。g-w とは FFAG の前までは共通。
Q:g-2 と PRISM は concurrent に走れるのか?
A:実験としては可能。金と人を考えるときびしい。
C:委員会としては新たなスケジュールを示す必要はない。かくかくしかじかのものを作るべしと書けば良い。
Q:超電導磁石の技術が未定と言われると、PRISM 自体に不定性があると見えてしまう?
A:現在ある技術でできる現実的なステージングのシナリオを示す。
Q:LOI はどうなっているのか?
A:半年以内に書く。その中ではシナリオも示す。
Q: 低エネルギー高輝度μの応用はどう評価するのか?また、M-arena との関係は?
A:M-arena は、3〜4桁下の強度。M-arena の特徴は偏極μ。
C:こちらを押した方が施設としては通しやすいのではないか。

3-4) ハイパー核(田村)

叩き台にそって、質疑が行なわれた。
物理的意義:
Q:何で s が急に入ってくるのか?
A:2体に関しては、それが核力の短距離部分の理解に重要、また、多体においては、実際に s の入った物質が存在するので、それを理解する。
C:核力理解が大上段で出てくると受け入れにくい。
C:ストレンジ核物質が初めに出てきて、核力については後で少し触れるという形の方が受け入れやすいのではないか。
物理については、野尻委員が手を入れる。
Q:ストレンジとハドロンの間でキーワードが似通っていて何が違うのかという印象を受けるが?
C:整理が必要。
実験:
Q:表に出てくる spectrometer(SKS) と SKS とは何が違うのか?
A:"例えば SKS(分解能は不要)" と言うのと "SKS" と言うのの差。
Q:各々について予算はどの程度か?
A:ベースに10億くらいがあって、後は各々1‾2億程度。
Q:ビームラインについてはどうか?
A:K1,8 はできる。K1.1 は予算的にきびしい。K1.8 を2つに分け、実験エリアは用意する。ただし、同時には走れない。
C:5.2.6 は2期なら2期とはっきり書いた方が良い。
評価:
Q:物理的意義とそれについての意見が何故分けて書いてあるのか?
A:推進者の意見と委員会としての意見という主旨。
C:報告書は委員会が出すものだからそれはおかしい。
C:緊急性についてはもっと具体的に書くべきである。
C:feasibility のところは、"しかし"、"しかし" が多く読みにくい。
C:ハドロンとの擦り合わせをすべき。
海外との比較:
Q:BNL の研究者の数は?
A:大学などを含め20人程度。
Q:叩き台の中で "日本人グループ" とあるが?
A:"日本グループ" で良い。
C:実験のサイクルについて書くべき。1ターゲット2‾3週間。

ここで、初日を終えた。当初は、ハドロンの議論は次回に回す予定であったが、委員の中から、それでは次回に完成に近い所まで持っていくのは不可能という意見が出され、班長不在ではあるが2日めに議論することになった。

 

4. 初めの打ち合わせ(2日め)

Q:全体は?
A:山中委員長。
Q:使われ方は?
A:山田所長に尋ねた所、運協には回すが、その後については考えさせてほしいとの回答であった。
Q:山田所長が早く欲しいと言っているのか?
A:分からない。
C:JHF については、物理の議論がはっきりしないまま、いろいろなことが決まっているような印象がある。今あるのは国際アドバイザリーコミッティーの報告のみ。

5. 各グループからの報告(2日め)

5-1) ハドロン

叩き台について(ランダムに)、その内容について議論した。

Q:(物理的意義の所で)何が不満なのか?
A:ハドロンの一般的な文としては物足りない。
A:逆にその後の実験の説明のための文としては一般的すぎる。
A:ストレンジネスが入っている。
C:論じないなら入れる必要はない。

Q:(実験の所で)ビームラインの availability は?
A:primary line (A) があるのみ。これに、KEK の遺産を利用して K1.8 を設置する。K1.1(分岐型)もできるかもしれない。B-line は2期、従って、K_L-->π^0ννもそうなる。ただし、A-line の終端を分けてやる可能性はある。
C:ビームラインのステージングのイメージなしに priority をつけるのは困難である。
C:何がどこまでできるのかはっきりしない。
C:具体的にどういう謎がどう解けるのか良く分からない。
C:6つの実験をそれぞれちゃんと書いたら膨大なものになる。
C:とは言え閉じたものにする努力は必要だろう。
C:JHF が前面に出てこない。
Q:RHIC による進展はどうか?
A:J/ψsuppression を見ることが先決。総合的な判断が必要。
Q:2 を priority にするということで合意がとれているのか?
A:4、5は GSI、3 は書いとこう。1 は延與実験の延長、2 は、...。

Q:(評価・意見の所で)厳しい辛口の表現の部分は切り離せるようにしておいた方が良いのではないか?
A:priority をつけるのに使うものであるからその必要はない。
C:本質的な議論ではないが、使われ方を考えておくことは必要。

6. 全体に関する議論、星付け

このあたりから、ハドロンに特化した議論から、一般論に議論の重心が移動していった。

C:文科省のお役人ではなく、科学者が描く理念を書くべきである。委員会としては、若い世代が描くサイエンスのための JHF の在り方をはっきりと打ち出すべき。
●学問的緊急度が高く日本がトップを走ることが確定的なものを重点的に推進する。
● 各々の実験分野で、JHF の特長を活かしたプログラムを発展的に行えるように軸を立て、timeline を構成する。
この方針に従い
● νビームラインを早急に建設し重点的に推進する。
● 多様な分野で日本が世界をリードするために、中・小型実験をサポートするためのビームラインも整備する。

タイムラインの叩き台:

C:これを踏まえて、ハドロンの部分をどうしてもらうか決める。
Q:どのスタイルに合わせるのか?
C:評価の書き方以外はおよそ統一がとれている。評価のスタイルはまちまち。
Q:報告書の format はどうするのか?
A:およそ

  1. Grand View
  2. 評価の基準
  3. 評価の結果(星取り表とタイムライン)
  4. 評価の理由付け(何故分野 A は B に比べて優先度が高いか?)
  5. 各分野に対する内容説明

C:4.では一次元的評価は避けるべき。
C:評価のスタイルについては、
●分野の学問的緊急度(実験プロポーザルの質、コミュニティーに対する相対評価)
●分野の代表選手、これに関連して、統合案(コミュニティーの議論を含む) 、進め方の議論(ビームラインの作り方、使い方)
など、星取り表と(重み付き)タイムラインを説明する文章を書く。
Q:星取り表をどういう単位でつけるのか?また評価項目はどう定義するか?
A:K については、予算を考えると一本化すべき。
C:A-line と B-line を切り替えられるような setup を考える。
C:first observation を目指すべき。
C:A-line でそれができるかをきちんとチェックすべき。
C:E391a で phase-A 的な study は終わる。

C:ハドロンについては、同じビームラインを使うコミュニティーを作って、小型実験ができる仕組みを作るべき。ビームラインの整備が JHF の将来にとっていかに大切か、また、それをつかって小型実験ができる仕組みがいかに大切か、それをもっとはっきりと書くべき(個々の実験の評価より重要)。
C:ハドロンの部分の評価については、延與委員がいるときにすべき。

Q:タイムラインを示すということはメトリックを入れるということか?
A:タイムラインで表現されるような順番はあった方が良い。
C:一次元的評価は問題。
C:例えばこのメトリックでは、こういうタイムラインになると書く。

この時点で、 星付けの議論に入った。

星取り表の叩き台:
  意義 緊急度 国際貢献度 実現度 ¥設備 ¥実験 コメント
ν ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ ¥¥¥ ¥¥ 200 1)
K ★★ ★★★ ★☆☆/★★ ★★ ¥/¥¥ ¥/¥¥ 50 2)
μ ★★★ 3) 参照 ★☆☆ ¥¥¥ ¥¥ 30-50 4)、将来の新分野
Hyper 核 ★★ ★★ ★★★ ★★★ ¥/¥¥ ¥/¥ 150 5) 要 K-hall 拡張
Hadron                
反陽子                

表に関する補足:設備や実験装置の値段および人員は、委員会の推測値。¥=数億円、¥¥=10‾50 億円、¥¥¥=50億円以上。(1) 設備の値段はビームライン、実験ホールを含む。(2) 2段階で行うことを仮定し、1段階/2段階で表す。1段階でK_L-->π^0ννのfirst observation を行えば、貢献度は★★★。(3) これは R&D を今から始め、段階的に進めていくべき。(4) μ--> e conversion を発見すれば、貢献度は★★★。実現度については、原理を実証して技術的問題を解決していけば高くなる。設備の値段は実験ホールも含む。(5) 1段階/2段階で表す。1段階はまず現存の装置を移設して実験。2段階はビームラインや装置の改良、建設を行って実験する。

今後の進め方:
●はじめの1〜4の部分に関しては、委員長が叩き台を作る。
●各班は、まとめを改訂する。
●μについてはコミュニティーで相談してもらうこと。
●幹事は委員のみのメーリングリストを作る。

7. 次回

次回の日程:9月7日、10:00 より、東大、本郷キャンパスにて。