私たちの体や宇宙を形作る究極の最小単位はなんだろうか？

そして，これらの究極の構成物質はどのようなダイナミクスで作用しあっているのだろうか？

素粒子物理学は自然のもっとも根元的な姿を追い求めています。そして今その研究は，粒子加速器といういわば「顕微鏡」により原子・分子の１兆分の１程度の大きさまで探求する事ができます。さらに小さな世界を見るため，より高いエネルギーの粒子衝突による探索実験が求められています。高エネルギー物理学研究室の研究分野は素粒子（高エネルギー）物理学実験で，主に，

• 衝突型粒子加速器を用いた素粒子物理学の実験的研究と

• 放射線検出器の開発と応用研究

を行っています。

LHC-ATLAS実験と高輝度LHC-ATLAS実験

高エネルギー物理学研究室は世界最大で最高エネルギーを作り出す 粒子加速器LHCを用いた国際協同実験の一つであるATLAS実験に参加し，測定器の中でミュー粒子検出を担う システムを国際協力の下で作り上げました。2012年には，過去50年にわたって 探し続けてきたヒッグス粒子の発見に貢献しました。ヒッグス粒子は宇宙の成 り立ちに影響を与え，その性質を詳しく調べることで，「質量とは何か」とい う問いに答え，真空の構造の解明に重要な手がかりを与えてくれます。この研 究を更に推し進めるために，2030年からは，現在の加速器と検出器をアップグ レードした高輝度LHC-ATLAS実験が始まります。

Electron-Ion Collider/ePIC実験

我々は、EIC/ePIC実験に参加しております。EICは米国ブルックヘブン国立研究所に建設される次世代の大型加速器であり、偏極電子に偏極陽子や軽イオンや重イオンを衝突させることができます。その衝突点の一つで行われるのがePIC実験になります。2030年代の稼働を目指して、国内外の研究機関と協力してePIC検出器の開発を行っております。

EICの物理

我々は物質を作る最小要素である素粒子の研究をしております。実際に素粒子が物質を構成しているのですが、物質が持つ質量やスピンと言った性質を単純なクォーク模型では説明することはできません。ヒッグス機構により生じた質量は、物質の質量のごくわずかしか担っていません。これは核子のスピンについても同様です。それではそれらをどのように調べたら良いでしょうか？EICの目的の一つはそれらを解明することです。核子の内部でクォークやグルーオンと言った素粒子がどのように振る舞うかをEICで徹底的に研究します。

ePIC実験

ePIC実験はEICで最初に稼働する検出器として、EICの衝突点に建設されるます。ePIC実験は国際共同により世界中の研究機関が集って研究開発を行っております。ePIC検出器は随所に最先端のテクノロジーを用いた検出器として設計されており、その中でも我々信州大学グループは、AC-LGADセンサーを用いた飛行時間検出器とゼロ度カロリメータの研究開発に関わっております。

ILC計画

本研究室は，将来の加速器実験を見据え，LHCでは解明が難しいヒッグス粒子の特性の精密測定などを目指している次世代加速器計画の国際リニアコライダー（ILC）計画に参加し，そこで用いられる測定器の開発研究も行っています。衝突実験で生成した粒子のエネルギーを高精度で測定する測定器の開発研究を行っています。

放射線検出器開発

粒子加速器実験で用いられる測定器は放射線検出器ですが，放射線検出器は医療や工業など，広く社会で用いられています。本研究室では，粒子加速器実験向けの検出器を開発してきた経験を生かし，荷電粒子やガンマ線などを検出する放射線検出器の性能向上や社会への応用を目指した基礎研究を行っています。