arXiv News

すべての人に一次情報を

サイト

Aboutプライバシーポリシー利用規約

© 2026 arXiv News

FCC‑μe:高エネルギー最小値で競合する muon–electron 対照装置とニュートリノファクトリーの同時実現を提案 | arXiv News

arXiv News

英語日本語

言語を切り替え

英語日本語
アカウントを読み込み中…

すべての人に一次情報を

トップページに戻る
高エネルギー物理実験日本語公開済み

FCC‑μe:高エネルギー最小値で競合する muon–electron 対照装置とニュートリノファクトリーの同時実現を提案

2026年11月12日arXiv: 2610.40451v1

FCC‑ee の施設に同時に併設できる muon–electron コラライダー(FCC‑μe)とニュートリノファクトリーの概念が示された。この装置は中心衝突エネルギー 1–2 TeV で、平均光度(luminosity)を 10^34 cm⁻² s⁻¹ 以上にすることを目指す。

設計は超低温 anti‑muon(反ミュオン)発生源、LHeC から継承した2本の直線加速器を用いたミュオンブースター、そして 1–5 TeV で運転できるメインミュオン貯蔵リングから構成される。反ミュオンは FCC‑ee の電子ビームと頭対頭衝突し、衝突点では電荷画面が高密度に相互作用する。

FCC‑μe のレイアウト図。超低温 anti‑muon 発生源、2 本の直線加速器からなるミュオンブースター、そして 1–5 TeV で動作するメインミュオン貯蔵リングが描かれている。反ミュオンが FCC‑ee の電子ビームと頭対頭衝突する点が示される。
Figure 1. FCC‑μe 施設のレイアウト。図は赤外線源、ライン加速器、そして 1–5 TeV のメインミュオンリングを示しており、反ミュオンが FCC‑ee の電子ビームと頭対頭に衝突するように設計されています。Piotrzkowski, K. · arXiv:2610.40451v1 · Figure 1: · CC BY 4.0

具体的なパラメータとして、2 TeV の反ミュオンと 120 GeV の電子ビームを衝突点で合わせた場合、ピーク光度は 3.2 × 10³⁴ cm⁻² s⁻¹、衝突率は 1 MHz、交点での横・縦 RMS ビームサイズはそれぞれ 4 µm と 0.6 µm で極めて狭い。追加の LHeC 直線加速器は約 9 km の円周をもち、ミュオンリングは約 6 km の円周を持つ。

2 TeV 反ミュオンと 120 GeV 電子ビームに対する FCC‑μe のパラメータ表。中心衝突エネルギー、ピーク光度、衝突率、ビームサイズ(横・縦)などが列挙されている。
FCC-μ​e parameterValue
Center-of-mass energy, s [TeV]0.98
Peak luminosity [1034 cm-2s-1]3.2
Collision rate [MHz]1
Beam parameterse−μ+
RMS beam size at IP, σx​(σy) [μm]4 (0.6)4 (0.6)
βx∗​(βy∗) [mm]10 (160)tbd.
Bunch population [1011]1.70.56
Table 1. 2 TeV 反ミュオンと 120 GeV 電子ビームの例示パラメータ。ピーク光度 3.2 × 10³⁴ cm⁻² s⁻¹、衝突率 1 MHz、横幅 4 µm、縦幅 0.6 µm の RMS ビームサイズが一覧化されています。Piotrzkowski, K. · arXiv:2610.40451v1 · Table 1: · CC BY 4.0

運用上は、ビームパイプを 2 cm ほどの大きさに保ち、ミュオン側に特別な“nozzle”シールドを設置する。このシールドはミュオン崩壊により生じる高エネルギー陽電子からセンタル検出器を守るために必要で、結果としてビーム線近傍での検出器受容率が制限される。

さらに、メインミュオンリングは多数の衝突後にミュオンを放射・衰減させることで強力なニュートリノビームを供給できる。EU 内で唯一の高エネルギーニュートリノ実験ステーションを提供し、株式研究分野に新たな視点を与える。

FCC‑μe の計画パラメータは、反ミュオン生産効率を mTRISTAN から 10 % に抑え、4 MW のプロトンドライバーを想定している。これにより、低い中心衝突エネルギーで他の muon‑collider 企画と同等の光度を得ることが可能である。

補足として、FCC‑ee が Z 溶接点(Z 倍) で運転を開始した際に、FCC‑μe の最終調整を行う時間を確保できるため、段階的建設が可能である。

※ 本文中で示した図・表は、Fig. 1(FCC‑μe のレイアウト図)と Table 1(2 TeV 反ミュオンと 120 GeV 電子ビームに対するパラメータの例)を参照。

元論文

FCC-μe: High Energy, High Luminosity Muon-Electron Collider & Neutrino Factory at CERN

高エネルギー物理実験高エネルギー物理現象論物理学
arXiv で見る