UA1実験

スーパー陽子・反陽子シンクロトロン
（SppS)

主なSp p S実験
ＵＡ１	地下エリア1
ＵＡ２	地下エリア2
ＵＡ４	地下エリア4
ＵＡ５	地下エリア5
Sp p S プレアクセラレータ
追伸	陽子シンクロトロン
AA	反陽子蓄積装置

UA1実験（ Underground Area 1の略）は、CERNの陽子反陽子衝突型加速器（Sp p S ）で行われた高エネルギー物理学実験である。これは、1ビームスーパープロトンシンクロトロン（SPS）を改造したものである。データは1981年から1990年にかけて記録された。この実験とUA2実験による1983年のWボソンとZボソンの共同発見により、 1984年にカルロ・ルビアとサイモン・ファン・デル・メールにノーベル物理学賞が授与された。このプロジェクトに取り組んでいた英国のグループのピーター・カルマスとジョン・ダウェルは、W粒子とZ粒子の発見における優れた役割により、物理学協会から1988年のラザフォードメダルとラザフォード賞を共同受賞した。

これは、CERNの「地下エリア」（UA）での最初の実験として名付けられました。つまり、CERNの2つの主要施設の外の地下にあり、衝突型加速器として動作するように改造されたSPS加速器の相互作用点にあります。UA1中央検出器は、陽子と反陽子の衝突の複雑なトポロジーを理解するために不可欠でした。これは、数十億の衝突の中から少数のW粒子とZ粒子を識別する上で非常に重要な役割を果たしました。^[1]

W ボソンと Z ボソンの発見後、UA1 共同研究チームはトップ クォークの探索を続けました。物理学者たちは、トップ クォークのパートナーであるボトム クォークが発見された 1977 年以来、トップ クォークの存在を予期していました。トップ クォークの発見は間近であると感じられていました。1984 年 6 月、UA1 実験のカルロ ルビアは、ニューヨーク タイムズ紙にトップ クォークの証拠は「非常に良好だ」と述べました。^[2]その後数か月で、UA1 が重要なバックグラウンド源を見落としていたことが明らかになりました。^[3]トップ クォークは、最終的に 1994 年から 1995 年にかけて、フェルミ国立加速器研究所の物理学者によって 175 GeV 近くの質量で発見されました。

UA1 は当時としては巨大で複雑な検出器であった。これは汎用検出器として設計された。^[4] この検出器は 6 つのチャンバーからなる円筒形で、長さ 5.8 m、直径 2.3 m であり、当時としては最大の画像ドリフト チャンバーであった。0.7テスラの磁場内で曲がる荷電粒子の軌跡を記録し、その運動量、電荷の符号、エネルギー損失率 (dE/dx) を測定した。チャンバーを満たすアルゴン-エタン混合ガス中の原子は、荷電粒子の通過によってイオン化された。放出された電子は、フィールド ワイヤによって形成された電界に沿ってドリフトし、センス ワイヤ上に集められた。17,000 本のフィールド ワイヤと 6,125 本のセンス ワイヤの幾何学的配置により、再構成された物理イベントの壮大な 3D インタラクティブ ディスプレイが作成された。^[5]

UA1検出器は1978年から1979年にかけて構想・設計され、1978年半ばに提案が提出された。^[6]

UA1 実験で使用された磁石は、運用終了以降、他の高エネルギー物理学実験、特に NOMAD およびT2Kニュートリノ実験に使用されてきました。

• UA2実験
• スーパープロトンシンクロトロン実験のリスト

• 「UA1 磁石、第二の新たな人生へ出発」。CERN Courier。2008年 3 月 13 日。
• 「W 粒子と Z 粒子: 個人的な回想」。CERN Courier。2004年 4 月 1 日。
• 「中性電流と W と Z: 祝賀会」。CERN Courier。2003年 12 月 9 日。
• UA1 検出器の画像 2014-03-01 にWayback Machineでアーカイブ
• UA1検出器の中心部の画像

INSPIRE-HEPにおける CERN-UA-01 実験記録