2012年7月、欧州合同原子核研究機関（CERN；セルン）が大型粒子衝突型加速器（LHC加速器）を使ったアトラス（ATLAS）実験とCMS実験の最新成果を発表しました（CERNプレスリリース：英語原文、早稲田大学プレスリリース）。その内容は「私たちは新粒子の存在を5σ（シグマ）のレベルで示す明らかな兆候をデータの中に観測した。その質量は126 GeV付近である」というものでした。「5σ」というのは結果の確からしさを示す値ですが、物理の世界では5σを示すことができれば「ほぼ確実」といわれています（前回2011年12月の報告時点では3σ弱）。

ATLAS実験は世界38カ国174大学・研究機関が参加する国際共同研究で、今回プレスリリースされた「新粒子」すなわち現在の素粒子物理学において最もホットな話題と言える「ヒッグス粒子」や、さらなる新しい素粒子・事象の観測を目的としています。このATLAS実験グループの一員として、トリガーシステムの構築から物理解析、さらには次世代検出器の開発にも精力的に取り組んでいるのが、物理学科の寄田浩平准教授です。

数十年に一度のビッグチャンス

ATLAS実験において物理結果を得るためには、大きく分けて3つの研究段階があります。

1つ目は、限りなく光速近くまで加速され高エネルギーを持つ陽子同士を衝突させた際に発生する事象を、詳細に観測するための検出器自体の設計製造です。これは14年超の歳月をかけLHC加速器と共に2008年9月に完成しました。…(1)

2つ目は、陽子・陽子衝突のどのような条件範囲でデータを取得するかを決めるトリガーシステム（電子回路とコンピュータを統合したもの）の構築です。ATLASでの陽子群（バンチ）衝突は1秒間に約4千万回起こりますが、このうち約100回分しか解析のためのデータとして残すことができません。ですから、いかに高速かつ効率良く取得するべき信号データを保存するか、が重要になります。…(2)

3つ目は取得したデータの物理解析です。…(3)
検出器の安定性の確認なども重要ですが、現在LHC加速器とATLAS検出器は非常に順調に動いていますので、主な仕事は(2)と(3)になります。2種の仕事を並行して行っていることが我々の研究におけるひとつの特徴と言えます。物理解析の結果をフィードバックしながらトリガーシステムを再構築することでより実効的なシステムを組むことができます。
ATLAS検出器は陽子ビームラインを中心として、同軸円状に複数の測定機器が取り巻く形で構築されています。