素粒子物理国際研究センター

石野雅也教授／ATLAS実験

世界最高エネルギーの粒子加速器LHCを使って人工的に再現した宇宙初期の様子を観察しています。その成果として、新たな物理法則や新粒子の発見に挑戦しています。成功するには次の3点セットが必要です。
（1）世界最高の実験装置、（2）優れたアイデア、（3）最後に幸運。LHCを使うことで1つ目の条件は自動的にクリア、しかも圧倒的な世界一。検出器の信号を高速処理する最先端エレクトロニクスの応用研究を通じて、新しい物理を捉えるためのアイデアを実現し、継続的に改良を重ねながら実験データを集めることで、2つ目の条件をクリアしようとしています。
そして、この最高の研究環境に世界最優秀の若者が集い、議論・競争・協力しながら一緒に新しいことを知ろうとしています。日々のクリエイティブな雰囲気は最高です。3つ目の条件、「幸運」はきっとこんなところに訪れると信じています。
一緒にLHC実験をやりましょう!

研究室紹介

森俊則教授／MEG実験・ILC計画

スイス・ポールシェラー研究所（PSI）を拠点に国際共同実験MEGを推進しています。宇宙初期に実現していたとされる素粒子と力の大統一（超対称大統一理論）を検証するべく、標準理論では起こりえないμ粒子の崩壊を探索しています。
MEG実験は、大統一理論やニュートリノのシーソー理論など、超高エネルギーの物理に感度のあるほぼ唯一の実験として世界的な注目を集めています。2022年からは実験感度を上げてMEG II実験を開始しており、宇宙初期の大統一の謎に迫ります。
私は国際共同研究グループ全体を統括する実験代表者として、MEG／MEG II実験の物理研究を主導しています。また最近、湯川粒子とも呼ばれるパイ中間子の崩壊を超精密に測定するPIONEERという別の国際共同研究も開始しました。これにより荷電レプトンフレーバー物理をさらに深めて、新しい物理の兆候を得ることを目指しています。

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田中純一教授／ATLAS実験・量子AI

ATLAS実験で、標準模型では説明できない物理の直接的な手がかりを発見することを目指しています。大学院生とともに新物理の発見を目指し研究をブーストする手法開発に取り組んでいます。
標準模型は手ごわく、残念ながらこれまでの膨大なデータ量や高度な解析手法を以ってしても新物理は見つかっていません。視点を変えると、これから研究を開始する皆さんにも発見のチャンスがあります。
素粒子物理学実験の習得のみならず、ATLAS実験を通じて自分に合った専門技術を磨いてもらいます。検出器開発、データ収集・データ解析など幅広い選択肢があります。
さらに、高輝度LHC（2029年開始予定）や将来の大規模実験に向けたコンピュータ科学の研究（スパコン、クラウド等を用いた拡張）、人工知能・深層学習、量子コンピュータ・量子センサーの開発に意欲のある学生さんも歓迎します。

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寺師弘二教授／ATLAS実験・量子AI

ATLAS実験に参加し、超対称性粒子や余剰次元の探索など物理解析を主導してきました。2029年に開始される高輝度LHCでは、現在のデータ量の数十倍に匹敵するデータを取得することで、予想外の大発見が起こるかもしれません。その発見を確実にするには、新しいコンピューティングパラダイムが必要です。
そのために、量子コンピュータを応用した量子機械学習や量子シミュレーションの物理研究への応用に取り組んでいます。また、量子センサーを用いた素粒子実験によって、暗黒物質など新物理の世界を探索することも視野に入れています。量子計算技術を進展させ、社会実装へと繋げていくことも目標の一つです。
量子コンピュータを含む量子情報処理技術の進展は目覚ましいですが、私たちはこの技術が切り拓く世界の入り口に立っているに過ぎません。この世界に飛び込み、新しい研究領域を開拓しようと思う方の挑戦を待っています。

大谷航准教授／MEG実験・ILC計画

私の研究室では、宇宙の成り立ちを支配する究極の基本法則を、粒子加速器を用いた素粒子物理の実験的手法により解明することを目指しています。活発な研究活動を行ないつつ、検出器開発から物理データ解析まで幅広くこなせる実験物理研究者の育成にも力を入れています。
研究分野は大きく次の2つです。ひとつが、超対称大統一理論をはじめ、新物理の決定的証拠となるμ→eγ崩壊事象を世界最高感度で探索するMEG実験、もうひとつが世界の素粒子物理学の次世代基幹プロジェクトとされる国際リニアコライダー（ILC）計画です。MEG実験では物理解析責任者として実験グループを牽引し、先行実験を30倍上回る感度で探索しました。ついに始まった第2期実験（MEG II）では探索感度を究極まで高めるため、検出器の改良に取り組みました。MEG IIと並行して、将来のレプトン普遍性実験に向けた研究開発にも挑戦しています。ILC計画では、新しいコンセプトに基づいた測定器ILD用の高精細カロリメータの開発を中心に、実験の実現に向けて精力的に進めています。

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奥村恭幸准教授／ATLAS実験

全く新しい自然法則の証拠を素粒子実験データから見つけるべくATLAS実験に参加し、国際協力・国際競争の中で研究を展開しています。
実験データを用い、素粒子の相互作用に関する考察から、時空構造・真空構造・対称性を切り口に新しい自然観の確立を目指します。データ解析に加え、実験装置の運転・開発も実験の専門家として必要不可欠な技能です。現行システムの大規模装置の運用と、将来の実験基盤技術の開拓を同時に最前線で進めています。最先端の装置開発、実験データ収集から物理データ解析までを通じ、総合的な研究力を持つ人材の育成を目指します。
研究は日進月歩。日々生じる問題・疑問と向き合い、実験チームで知恵を絞ってアイデアを生み出し、限られた時間内に解決するのは大変ワクワクする瞬間です。小さくとも確実な一歩を、スピード感を持って進め、その積み重ねで宇宙の歴史を解き明かす大発見に挑戦する。そんな研究をCERNの実験現場で目一杯楽しみましょう。

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澤田龍准教授／ATLAS実験・量子AI

CERNのATLAS実験で、新粒子の発見を目指しています。また、ATLAS地域解析センター計算機システムを運用しています。
新粒子探索では、新粒子の寿命が長くなるようなモデルに着目しています。それに加え、ヒッグス粒子の3点結合の研究も行なっています。機械学習や量子コンピュータを素粒子物理学に応用することに力を入れています。機械学習を用いたソフトウェアによるトリガーを開発し、LHC第3期運転で導入しました。これを活用し、新粒子の探索能力を向上させることを狙っています。さらに、素粒子研究に応用できる量子アルゴリズムの研究と、それを実際に量子コンピュータで実行するための量子回路最適化の技術開発も行なっています。
こうした革新的な研究を進めるには、創意工夫と最新のデータ解析手法の融合が欠かせません。最先端のコンピューティング技術を習得・応用し、新物理を発見する意欲のある方の挑戦を応援します。

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末原大幹特任准教授／ILC計画・量子AI

新しい発見には、新しい実験と新しい技術が必要です。私は、次世代大型計画であるヒッグスファクトリーと、近年急速に進歩した深層学習や高精度測定器技術を組み合わせて研究を進めています。ヒッグスファクトリーは、2013年にLHCで発見されたヒッグス粒子を超高精度に測定し、未知の新粒子や時空の構造解明への道を開く次世代コライダーで、世界中で複数の計画が実現に向けしのぎを削っています。その中でも、世界中の研究者が日本に集まるILC計画を是非とも実現させたいと思っています。
また、ChatGPT等のベースとなったTransformerという深層学習手法は素粒子分野にも大きなインパクトを与えています。大量の訓練データと大規模計算により飛躍的に性能が向上するTransformerの特徴と、次世代測定器から得られる高精細データを生かして、素粒子実験の普遍的な「頭脳」の開発に挑戦していきます。
新しい研究室で「道を切り開く」意欲にあふれた皆さんとの研究を楽しみにしています。

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吉岡信行准教授／量子AI

量子・古典双方の情報技術が驚異的な速度で進化している今、前人未踏の量子シミュレーションへの道が開かれています。我々の研究の究極目標は、量子多体系の普遍的な振る舞いを理解し、それを自在に制御することです。
力を入れている研究分野のひとつが、科学的発見を加速するための量子計算理論です。量子アルゴリズムの開発から、実際の量子コンピュータを使った大規模シミュレーションに至るまで、幅広いアプローチでの研究を推進しています。また、機械学習手法を用いた量子多体系のシミュレーションにも取り組み、非従来的な手法の最前線を開拓しています。
このような研究を推進するためには、科学的探究心に溢れた理学者から、技術の限界を押し広げる工学者まで、幅広いスキルを持つ仲間との協力が欠かせません。未知なる量子の世界を共に切り拓く仲間と出会えることを、心から楽しみにしています。

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