（ 2026年6月29日に発表されたATLAS Experimentの記事をもとに、新たに日本語版として書き直したものを掲載いたします。）

2026年6月27日午前5時52分、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）の第3期運転（Run3）の最後の陽子ビームの周回を完了し、2008年のビーム周回達成に始まったLHC運転プログラムをすべて終了しました。この重要な節目は、ATLAS国際共同実験グループの数千人の研究者（技術者、大学院生を含む）にとって新しい挑戦に向けたスタート地点となります。高輝度LHC（HL-LHC）プロジェクトに向けたアップグレードを開始すると同時に、Run3までに取得された史上最大規模のデータ解析がこれから本番を迎えます。

高輝度LHC（HL-LHC）プロジェクトに向けたアップグレード 今後数年間は、LHCとATLAS実験が高輝度LHC（HL-LHC）プロジェクト開始に向けた大規模なアップグレード計画に充てられ、2030年のビーム運転再開を目標にしています。HL-LHCでは衝突頻度を表すルミノシティの飛躍的な向上が期待されています。HL-LHCの期間にも徐々にルミノシティは高めていきます。最終的にはビームが交差するたびに（25ナノ秒毎に）、約200回の陽子・陽子衝突が発生するまでにルミノシティを高める目標で、極めて密度の高い実験環境での実験となります。この膨大なデータ量により素粒子物理学の理解は大きく前進することになるでしょう。

「HL-LHCは今後数十年にわたり素粒子物理学の発展を牽引する基幹プロジェクトになるでしょう。その実現に向けたアップグレードは、我々がこれまで取り組んできた中でも、最も野心的かつ大規模な科学的挑戦の一つになります。 高輝度LHCの厳しい実験環境下でデータを取得するため、ATLAS検出器の主要なシステムは全面的に刷新されます。これにより私たちは人類の知の最前線をさらに押し広げ、現在の理論の限界に挑み、未だ解明されていない数々の謎に迫ることができるのです。」と、ATLASスポークスパーソンであるStephane Willocq氏は述べています。

「Long Shutdown 3（LS3）」という名称とは裏腹に、この期間は決して“停止”を意味しません。むしろ、CERN史上最大級かつ最も困難なエンジニアリング計画の遂行に取り組む時期となります。ATLASコラボレーションに所属する世界中の大学・研究機関が開発してきた次世代検出器が続々とCERNへ輸送され、据え付け作業が始まろうとしています。
今回の改修の中心となるのは、新たに導入される全シリコン型内部飛跡検出器（Inner Tracker: ITk）です。総面積178平方メートルのシリコン検出器と50億チャンネルの読み出し回路を備え、荷電粒子の飛跡をマイクロメートル精度で再構成できる性能を持っています。さらに、Low-Gain Avalanche Detector（LGAD）技術を用いたHigh-Granularity Timing Detector（HGTD）が新たに加わり、30～50ピコ秒の時間分解能を活用したパイルアップ事象の分別能力の強化も行います。加えて、トリガー・データ収集系のアップグレードも重要です。最新のエレクトロニクスを用いたイベント選択システムを用いて衝突事象の発生直後にデータを選別し、最大1MHzのレートでの読み出しを行います。従来よりも格段に増強された読み出しシステムによって、現行システムの10倍のイベントレートでの読み出しが可能になります。高輝度環境において1イベント当たりのデータ量そのものが増大しているうえに、イベント読み出しレートを10倍に引き上げるため、最新の高速通信システムを導入します。その後、データはGPUで高速化された大規模計算システムへ送られ、計算機上での高度な計算に基づくフィルタリングが行われ、最終的に10kHzのレートまで絞り込まれます。10kHzまで絞り込まれたデータがディスクに記録され、その後、物理解析に向けたデータ処理が開始されます。データ収集能力の増強、リアルタイム事象選別の高精度化を進め、高輝度環境における安定した高品質なデータ収集を可能にします。このようにATLAS実験のほぼすべてのトリガー・読み出しシステムがHL-LHCに向けて刷新されます。

「これは、ATLASの共同研究チームの総力を結集して取り組むべき、極めて野心的かつ複合的なプロジェクトです。世界中の数千人に及ぶATLAS実験のメンバーが、その実現に向けて力を注いできました。」と、ATLASアップグレード統括責任者のBenedetto Gorini氏は語ります。「アップグレード計画はすでに数年にわたり進められており、設計・試作の段階から、大規模な製造と国際的な統合作業へと着実に移行してきました。現在はいよいよ重要な節目を迎え、装置の建設を完了させるとともに、ATLAS検出器への据え付けに向けた最終準備を進めています。」

これらのアップグレードは、単に古い装置を新しいものに置き換える作業ではありません。ATLAS検出器は建設当初、“「ボトルシップ（瓶の中の帆船模型）」を組み立てるような作業”に例えられました。巨大な検出器を構成する部品を狭い立坑から地下の実験空間へ運び込み、一つひとつ組み上げていったからです。今度は、その「船」を部分的に慎重に解体しながら、次世代の検出器技術を組み込んだ新たなATLASへと作り替えていかなければなりません。その作業では、主要な検出器システムの取り外しと更新に加え、エレクトロニクスシステムの変更、膨大な総延長となるケーブル・ファイバーの敷設・再配線、最新の二酸化炭素冷却システムの導入、さらには大規模な計算機・インフラ設備のアップグレードなどが含まれています。

「この大規模なエンジニアリング計画では、あらゆる作業を緻密なスケジュールのもとで進めなければなりません。」とATLAS技術調整責任者であるMartin Aleksa氏は語ります。「私たちは世界中のチームとの調整を行っていますが、それぞれ独自の作業計画と責任を担っています。アップグレードせずにHL-LHCでも利用する検出器を破損しないように注意しながら、作業エリアへのアクセスを確保し、今回のアップグレードの作業を進めなくてはいけません。また、LHCに再びビームが周回する日に備えるため、すべての作業を期限どおりに完了させることが不可欠で、極めて慎重なスケジュール管理のもと進めています。」

Run3までに取得された史上最大規模のデータ解析 我々の挑戦は大規模なアップグレードだけではありません。アップグレードと並行して、世界中の研究者たちはRun3で取得した史上最大のデータセットの解析にも全力で取り組んでいます。ATLAS実験はこれまでに累計505fb^-1の陽子・陽子衝突データを収集しており、そのうち実に332fbz^-1がRun3で取得されました。

「Run3では、陽子・陽子衝突実験だけでなく、重イオン実験や低エネルギー運転においても高いデータ取得効率を維持することができました。チームの献身的な取り組みに加え、LHCの優れた性能、そして前回のロング・シャットダウン期間中に実施された改良の成果によって、ATLASは過去最大のデータセットを記録することができました。こうして蓄積された膨大なデータのおかげで、HL-LHCへのアップグレードが進む今後数年間の期間は、ATLAS実験の歴史の中でも最も多くの科学的成果を生み出す期間の一つとなるでしょう。」とATLAS実験実行統括責任者であるEric Torrenceは語ります。また、ATLAS物理コーディネータのKerstin Tackmann氏は次のように述べています。「我々はこれから数年をかけて史上最大のデータを解析し、素粒子物理学の最前線をさらに切り拓いていくことになるでしょう。これらのデータは、ヒッグス粒子の精密測定から、標準模型を超える新しい物理の兆候を探る希少現象の探索まで、幅広い研究テーマを網羅する多彩な物理解析プログラムを支える基盤となっています。これらのデータをLHCのRun1およびRun2で取得されたデータと組み合わせることで、統計的な感度は2倍以上に向上します。これにより、素粒子物理学の標準模型をかつてないレベルで厳密に検証できるようになるでしょう。」

The future, quite literally, is luminous ATLASスポークスパーソンのStephane Willocq氏は最後にこう語っています。
「私たちの前には数多くの課題が待ち受けています。しかし、我々ATLAS国際共同実験グループはその挑戦に応える準備ができています。ATLASの最大の強みは、何よりも人にあります。私たちの共同研究には、世界中から集まった多様な専門分野の研究者や技術者が結集し、自然界に存在する最も根源的な問いに挑んでいます。HL-LHC時代への航路を進む私たちは、自信を持ってその未来を見据えています。なぜなら、共同研究の力によって、これまでも数々の画期的な科学的成果を生み出してきたからです。これからの年月は、卓越した科学的発見と目覚ましい技術革新によって彩られることになるでしょう。」

The future, quite literally, is luminous.　（高輝度LHCが作り出す未来は、文字通り輝かしいものになるでしょう。）

関連リンク

ATLAS Experiment Press Statement（29 June, 2026）: ATLAS enters the high-luminosity era （原文）