アルゴンヌ・タンデム線形加速器システム(ATLAS)は、アルゴンヌ国立研究所にある米国エネルギー省の科学ユーザー施設です。ATLASは、クーロン障壁付近のエネルギーを持つ重イオン用の初の超伝導線形加速器(リニアック)であり、世界中の科学者に開放されています。
アルゴンヌ国立研究所のATLAS加速器は、CERNの大型ハドロン衝突型加速器で行われているATLAS実験と混同してはならない。
ATLASにおける安定イオンビームは、2つの発生源のいずれかから生成されます。1つは9MVの静電タンデム型ヴァンデグラフ加速器、もう1つは12MVの低速線形加速器と電子サイクロトロン共鳴(ECR)イオン源からなる正イオン入射器です。生成されたイオンは、これら2つのいずれかから20MVの「ブースター」線形加速器に送られ、その後20MVの「ATLAS」線形加速器セクションへと送られます。
ATLAS線形加速器は、それぞれ異なる速度の電磁波を生成する7種類の超伝導共振器設計で構成されています。[ 1 ] ATLAS線形加速器内のイオンはビームに整列され、線形加速器から3つの実験エリアのいずれかに放出されます。実験エリアには、散乱チャンバー、分光器、分光器、ビームライン、ガンマ線施設、粒子検出器が含まれています。
2009年、アルゴンヌ国立研究所はATLAS実験装置にCARIBU(Californium Rare Ion Breeder Upgrade:カリホルニウム希少イオン増殖装置アップグレード)と呼ばれるシステムを追加した。このシステムは希少同位体のビームを生成することができ、生成されたビームは加速器セクションに送られる。
その後、ATLASは2つの機能強化によりさらにアップグレードされました。1つは、イオンビームの正電荷を増加させることで放射性ビームを加速構造に適合させる電子ビームイオンシステム(EBIS)、もう1つは、特定の同位体を分離することでビームの純度を向上させるアルゴンヌ飛行中放射性イオン分離器(RAISOR)です。EBISとRAISORによるATLASの機能強化は、科学者がエキゾチック元素の構造を調査したり、核力の性質を研究したり、恒星や超新星における元素の生成をよりよく理解するのに役立ちます。[ 2 ]
ニオブはチューブの製造に使用される主要な金属である。個々のインライン共振器では、ニオブが使用されています。ニオブは比較的安価でありながら、比較的高い温度で超伝導体となるため使用されています。ニオブは展延性が低いため、共振器に必要な形状を作るのが困難です。ATLASで働く機械工は、ATLAS部品の製造と修理に必要な程度までニオブを扱える世界でも数少ない人々です。[ 3 ]
ATLAS実験で生成されるイオンのエネルギー準位は、原子核の特性を研究するのに理想的です。具体的には、科学者たちはATLASを用いて、非常に低いエネルギー(通常は燃え盛る恒星で見られる)から非常に高いエネルギー(ビッグバン直後に見られる)までの原子核間の反応を理解しようとしています。特定の特性を持つ原子核を研究することで、基本的な相互作用を理解することができます。