CERN LHC Long Shutdown 3 and Transition to High-Luminosity LHC

CERNは、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）を高輝度LHC（HiLumi LHC）へと変貌させるための初期運用フェーズの終了を意味する、長期シャットダウン3（LS3）に正式に入りました。この移行は、衝突型加速器の輝度を当初の設計の最大10倍に高めるために不可欠であり、これにより、ヒッグス粒子の精密研究や、標準模型を超える現象の発見の可能性を可能にする、はるかに大規模なデータセットの収集が可能になります。

The Legacy of the LHC (2008-2026)

大型ハドロン衝突型加速器（LHC）は、2008年9月に最初のビームを循環させ始めて以来、世界で最も強力な粒子加速器として稼働してきました。3つの運用期間（Runs 1–3）にわたり、この装置はいくつかの主要な領域において科学と技術の最前線を押し広げてきました：

• The Higgs Boson: 2012年7月4日、ATLASおよびCMS Collaborationsがヒッグス粒子（Higgs boson）の発見を発表し、約50年前に提案されたメカニズムを裏付けたことは、最も称賛される成果です。
• Particle Discovery: LHCは85種類以上の新しいハドロンを発見しました。
• Fundamental Physics: この施設は、物質と反物質の不均衡、クォーク・グルーオン・プラズマの性質、および天体物理学に影響を与える測定に関する重要なデータを提供してきました。
• Technological Innovation: このプロジェクトは、超伝導技術、加速器科学、およびグローバルなコンピューティング・インフラストラクチャにおいて、大きな進歩を促しました。

Long Shutdown 3: Engineering and Infrastructure Upgrades

長期シャットダウン3（LS3）は、LHCの建設以来、CERNの加速器複合施設における最も大規模な介入です。2026年から2030年までのシャットダウン期間中、世界中の数千人の専門家が以下のインフラ変更を実施します：

Accelerator Complex Renovations

• Magnet Replacement: LHC内の約1.2 kmの磁石とコンポーネントが取り外され、新しい機器に交換されます。
• Facility Upgrades: Super Proton Synchrotron (SPS) North Areaは統合され、CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) ターゲットエリアは解体されます。
• New Facilities: Experimental Cavern North 3 (ECN3)は高強度固定ターゲット施設へと変貌を遂げ、ISOLDE施設は改修されます。
• Systems Consolidation: 人員の安全システム、電気ネットワーク、およびテクニカル・ギャラリーは、複合施設全体で統合されます。

Detector Upgrades (ATLAS and CMS)

HiLumi LHCの増加した輝度に対応するため、ATLASおよびCMS検出器は、大幅に高い衝突率を扱うためにアップグレードする必要があります。検出器は、実質的に以下のような能力を持つ刷新された装置となります：

• Increased Collision Handling: 以前の運用期間における約60回に対し、1つのバンチ交差（bunch crossing）につき140から200回の陽子-陽子衝突を管理します。
• High-Speed Selection: 1秒間に50億回を超える相互作用から、重要な衝突を識別し、選択します。
• New Hardware: トリガー・システムを交換し、数十ピコ秒の分解能を持つ高精度タイミング検出器、メガヘルツ・レートのカロリーメーター・システム、および数十億の読み出しチャネルを持つオール・シリコン・トラッキング・システムを実装します。

Future Timeline and Scientific Goals

シャットダウン期間中も、CERNの科学的活動は活発であり続けます。研究者は、LHC時代の既存のデータセットを分析し続け、新しいフェーズーズンに向けて準備を進めます。加速器複合施設は2028年から段階的に再稼働を開始し、2030年までにはHigh-Luminosity LHCが完全に稼働する予定です。High-Luminosity時代の主な目標は、前例のない機会を提供し、宇宙の理解を深化させ、科学における根本的な問いを割る探求を可能にすることです。