フェルミ国立加速器研究所

フェルミ国立加速器研究所

フェルミ国立加速器研究所の衛星画像。2 つの円形構造物はメイン インジェクター リング (小さい) とテバトロン(大きい) です。
設立	1967年11月21日; 56年前（国立加速器研究所として） （1967年11月21日）
研究の種類	加速器物理学
予算	7億3,900万ドル（2024年）[1]
研究分野	加速器物理学
監督	リア・メルミンガ
住所	郵便番号500
位置	ウィンフィールド タウンシップ、デュページ郡、イリノイ州、アメリカ合衆国 41°49′55″N 88°15′26″W / 41.83194°N 88.25722°W / 41.83194; -88.25722
ニックネーム	フェルミ国立加速器研究所
所属	米国エネルギー省 シカゴ大学 大学研究協会
ノーベル賞受賞者	レオン・マックス・レダーマン
Webサイト	このサイトについて
地図
イリノイ州の場所

フェルミ国立加速器研究所(フェルミラボ) は、シカゴ近郊のイリノイ州バタビアに位置し、高エネルギー粒子物理学を専門とするアメリカ合衆国エネルギー省の国立研究所です。

フェルミ国立加速器研究所の主入射器は、円周が2マイル (3.3 km) あり、研究所で最も強力な粒子加速器です。^[2]主入射器にエネルギーを供給する加速器施設はアップグレード中であり、新しいPIP-II線形加速器の最初の建物の建設は2020年に始まりました。^[3] 2011年まで、フェルミ国立加速器研究所には円周6.28 km (3.90 mi) のテバトロン加速器がありました。テバトロンと主入射器のリング状のトンネルは、空中からも衛星からも見ることができます。

フェルミ国立加速器研究所は、ニュートリノ物理学の世界的拠点となることを目指している。現在建設中の数十億ドル規模の深部地下ニュートリノ実験（DUNE）のホスト機関でもある。 ^[4] このプロジェクトは遅れており、2022年にはサイエンス誌とサイエンティフィック・アメリカン誌がそれぞれこのプロジェクトを「問題を抱えている」と評する記事を掲載した。^{[5] [6]} 進行中のニュートリノ実験は、ICARUS（宇宙および稀な地下信号の画像化）とNOνA（NuMIオフアクシスν _e出現）である。完了したニュートリノ実験には、MINOS（メインインジェクターニュートリノ振動探索）、MINOS+、MiniBooNEとSciBooNE（SciBarブースターニュートリノ実験）、MicroBooNE（マイクロブースターニュートリノ実験）がある。

ニュートリノプログラム以外のオンサイト実験には、シークエスト固定ターゲット実験とミューオンg-2があります。フェルミ国立加速器研究所は、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）での作業に引き続き参加しており、ワールドワイドLHCコンピューティンググリッドのTier 1サイトとして機能しています。^[7]フェルミ国立加速器研究所は、量子情報科学の研究も行っています。^[8] 2019年にフェルミ国立加速器研究所量子研究所を設立しました。^[9] 2020年からは、SQMS（超伝導量子材料およびシステム）センターも本拠地となっています。^[10]

2007年から2024年まで、フェルミ国立加速器研究所はシカゴ大学と大学研究協会（URA）の合弁会社であるフェルミ研究同盟（FRA）によって運営されていた。2025年1月1日より、FRA、アメンタム・エンバイロメント・アンド・エナジー社、ロンゲネッカー・アンド・アソシエイツ社のコンソーシアムであるフェルミ・フォワード・ディスカバリー・グループLLC（FFDG）が経営を引き継ぐ。経営陣の刷新は、2024年7月15日の「内部告発」報告書に反映されているものを含む、深刻な業績問題の結果である^{[11] [12] 。 [13]}

フェルミ国立加速器研究所はイリノイ技術研究回廊の一部です。

小惑星11998 フェルミラボは、この研究所にちなんで命名されました。

イリノイ州ウェストンはバタビアに隣接するコミュニティであったが、1966年にフェルミ国立加速器研究所の建設予定地として村議会によって廃止された。^[14]

この研究所は1969年に国立加速器研究所として設立され、^{[15] 1974年に}エンリコ・フェルミに敬意を表して改名されました。研究所の初代所長はロバート・ラスバン・ウィルソンで、彼の下で研究所は予定より早く、予算内で開設されました。敷地内の彫刻の多くは彼の作品です。敷地内の高層実験棟は彼の名前の由来で、そのユニークな形状はフェルミ国立加速器研究所のシンボルとなり、キャンパスの活動の中心となっています。

ウィルソンが1978年に研究所の資金不足に抗議して辞任した後、レオン・M・レーダーマンが後任となった。彼の指導の下、当初の加速器は、陽子と反陽子を合計1.96 TeVのエネルギーで衝突させることができる加速器、テバトロンに置き換えられた。レーダーマンは1989年に辞任し、亡くなるまで名誉所長を務めた。この場所にある科学教育センターは、彼にちなんで名付けられた。

その後の取締役は以下のとおりです。

• ジョン・ピープルズ、1989年から1996年
• マイケル・S・ウィザレル、1999年7月から2005年6月
• ピエマリア・オドン、2005年7月から2013年7月まで^[16]
• ナイジェル・ロッカー、2013年9月から2022年4月^[17]
• リア・メルミンガ、2022年4月現在^[18]

2008年にスイスのジュネーブ近郊で大型ハドロン衝突型加速器（LHC）が稼働を開始する前は、テバトロンは世界で最も強力な粒子加速器であり、陽子と反陽子を980  GeVのエネルギーまで加速し、最大1.96  TeVのエネルギーで陽子・反陽子衝突を起こし、1「テラ電子ボルト」のエネルギーに到達した最初の加速器であった。^[19] 長さ3.9マイル（6.3 km）で、円周では世界で4番目に大きい粒子加速器であった。その最も重要な成果の1つは、1995年にテバトロンのCDFとDØ検出器を使用した研究チームによって発表されたトップクォークの発見であった。^[20] 2011年に閉鎖された。

2013 年以来、フェルミ国立加速器研究所の加速器チェーン^{[21]における加速プロセスの第 1 段階 (加速器前インジェクター) は、}水素ガスをイオン化する2 つのイオン源で行われています。ガスは、モリブデン電極で裏打ちされた容器に導入されます。モリブデン電極は、それぞれマッチ箱サイズの楕円形の陰極とそれを取り囲む陽極で構成され、1 mm 離され、ガラスセラミック絶縁体で固定されています。キャビティマグネトロンはプラズマを生成し、金属表面近くにイオンを形成します。イオンはイオン源によって 35  keVまで加速され、低エネルギービーム輸送 (LEBT) によって高周波四重極(RFQ) にマッチングされます。RFQ は 750  keVの静電場を適用してイオンに 2 回目の加速を与えます。RFQ の出口で、ビームは中エネルギービーム輸送 (MEBT) によってマッチングされ、線形加速器(リニアック)の入口に入ります。^[22]

加速の次の段階は線形粒子加速器（リニアック）である。この段階は2つのセグメントからなる。第1セグメントには5つのドリフトチューブ空洞があり、201MHzで動作する。第2段階には7つのサイド結合空洞があり、805MHzで動作する。リニアックの終わりでは、粒子は400MeV  、つまり光速の約70％まで加速される。^{[23] [24]}次の加速器に入る直前に、H−^イオンはカーボンホイルを通過し、H ⁺イオン（陽子）になる。^[25]

生成された陽子はその後、ブースターリングに入ります。これは円周468メートル（1,535フィート）の円形加速器で、磁石が陽子ビームを円形の経路に沿って曲げます。陽子は33ミリ秒でブースターの周りを約20,000回回転し、回転するたびにエネルギーを追加して、8  GeVに加速されてブースターを離れます。^{[25] 2021年に、この研究所は最新の超伝導}YBCO磁石が毎秒290テスラの速度で磁場強度を増加させ、約0.5テスラのピーク磁場強度に達することができると発表しました。 ^[26]

最終的な加速はメインインジェクター [円周 3,319.4 m (10,890 フィート)] によって行われます。メインインジェクターは、下の最後の写真 (手前) の 2 つのリングのうち小さい方です。1999 年に完成したメインインジェクターは、フェルミ国立加速器研究所の「粒子スイッチヤード」^[27]となり、120 GeV まで加速した後、ビームラインに沿って設置されたどの実験装置にも陽子を送ることができます。2011 年までは、メインインジェクターは反陽子リング[円周 6,283.2 m (20,614 フィート)] とテバトロンに陽子を供給してさらに加速していましたが、現在は粒子がビームライン実験装置に到達する前に最後の一押しを行っています。

• 
  中央に2つのイオン源があり、その隣には2つの高電圧電子機器キャビネットがある^[28]
• 
  ビーム方向右から左：RFQ（銀色）、MEBT（緑色）、第1ドリフトチューブリニアック（青色）^[28]
• 
  リニアックの初段で使用される7835パワーアンプ^[23]
• 
  リニアックの第 2 段で使用される12 MWクライストロン^[23]
• 
  805MHzサイドカップル空洞の断面図^[29]
• 
  ブースターリング^[30]
• 
  フェルミ国立加速器研究所の加速リング。メインインジェクターが手前、反陽子リングとテバトロン（2011 年以降休止中）が奥にあります。
• 
  フェルミ国立加速器研究所のE989蓄積リング磁石

フェルミ国立加速器研究所は、新しい実験を支えるために陽子ビームの需要が高まっていることを認識し、2011年に加速器の改良を開始しました。このプロジェクトは長年にわたって継続されることが予想されており、^[31]陽子改良計画（PIP）と陽子改良計画II（PIP-II）の2つのフェーズに分かれています。^[32]

PIP（2011～2018年）

PIPの全体的な目標は、ブースタービームの繰り返し周波数を7Hzから15Hzに上げ、古いハードウェアを交換して動作の信頼性を高めることです。^[32] PIPプロジェクトの開始前に、前段加速器インジェクターの交換が進行中でした。約40年前のコッククロフト・ウォルトン発電機のRFQへの交換は2009年に開始され、2012年に完了しました。線形加速器の段階では、アナログビーム位置モニター（BPM）モジュールが2013年にデジタルボードに交換されました。線形加速器の真空ポンプと関連ハードウェアの交換は2015年に完了する予定です。201MHzドリフトチューブの交換に関する研究はまだ進行中です。ブースティング段階では、PIPの主要コンポーネントは、ブースターリングを15Hz動作にアップグレードすることです。ブースターには19の無線周波数ステーションがあります。当初、ブースターステーションは、 7 Hz では許容されるものの 15 Hz では許容されないソリッドステートドライブシステムなしで運用されていました。2004 年の実証プロジェクトでは、PIP プロジェクトの前にステーションの 1 つをソリッドステートドライブに改造しました。プロジェクトの一環として、残りのステーションは 2013 年にソリッドステートに改造されました。PIP プロジェクトのもう 1 つの主要部分は、40 年前のブースター空洞を改修して交換することです。多くの空洞が改修され、15 Hz で動作するようにテストされています。空洞の改修は 2015 年に完了する予定で、その後、繰り返し率は徐々に 15 Hz 動作に増加できます。より長期的なアップグレードは、ブースター空洞を新しい設計に交換することです。新しい空洞の研究開発が進行中で、2018 年に交換が予定されています。^[31]

PIP-II

PIP-II の目標には、120 GeV でメインインジェクターから 1.2 MW の陽子ビーム電力を深部地下ニュートリノ実験ターゲットに送り、60 GeV で 1 MW 近くの電力を将来的に 2 MW まで拡張する計画が含まれています。この計画では、Mu2e、Muon g−2、その他の短基線ニュートリノ実験を含む現在の 8 GeV 実験もサポートする必要があります。これらには、800 MeV でブースターに注入するための線形加速器のアップグレードが必要です。最初に検討されたオプションは、既存の 400 MeV の末端に 400 MeV の「アフターバーナー」超伝導線形加速器を追加することでした。これには、既存の線形加速器を 50 メートル (160 フィート) 上に移動する必要がありました。ただし、このアプローチには多くの技術的な問題がありました。代わりに、フェルミ国立加速器研究所はブースターリングに注入する新しい 800 MeV 超伝導線形加速器を建設しています。

PIP-II加速器の最初の建物の建設は2020年に始まりました。^[3]新しいリニアックサイトは、既存の電気、水、極低温インフラストラクチャを活用するために、ブースターリング近くのテバトロンの小さな部分の上に配置されます。PIP-IIリニアックには、低エネルギービーム輸送ライン（LEBT）、無線周波数四重極（RFQ）、および中エネルギービーム輸送ライン（MEBT）があり、室温で162.5 MHzで動作し、エネルギーは0.03 MeVから増加します。リニアックの最初のセグメントは162.5 MHzで動作し、エネルギーは最大11 MeVに増加します。リニアックの2番目のセグメントは325 MHzで動作し、エネルギーは最大177 MeVに増加します。リニアックの最後のセグメントは650 MHzで動作し、最終エネルギーレベルは800 MeVになります。^[34]

2022年現在、加速器のPIP-II加速器の開始予定日は2028年となっている。^[35]このプロジェクトは2022年4月に建設が承認され、エネルギー省の予想費用は9億7,800万ドル、国際パートナーからの寄付金は3億3,000万ドルとなっている。^[36]

以下の粒子はフェルミ国立加速器研究所で初めて直接観測されました。

• トップクォーク^{[37]は1995年に}DØ実験とCDF実験によって発表された。
• ボトムクォークは、 1977年に実験228によって発表されたユプシロン中間子^[38]と呼ばれるクォーク-反クォーク対として観測されました。
• タウニュートリノは2000年7月にDONUT共同研究によって発表された。^[39]
• 最下層のオメガバリオン（
  Ω⁻
  _ば2008年にフェルミ国立加速器研究所のDØ実験で発表された。^[40]

1999年には、KTeV実験の物理学者たちがK中間子の崩壊における直接的なCP対称性の破れを初めて観測した。^[41]

DØ実験とCDF実験はそれぞれ、2012年に発表されたヒッグス粒子の観測に重要な貢献をした。 ^[42]

フェルミ国立加速器研究所は、 IARC（イリノイ加速器研究センター）のためにスペースを確保するために、CDF（フェルミ国立加速器研究所衝突型測定装置）^{[43]実験を解体した。 [44]}

フェルミ国立加速器研究所の物理学者は、世界的な衝突型加速器プログラムで引き続き重要な役割を果たしている。フェルミ国立加速器研究所のLHC物理センター（LPC）は、コンパクト・ミューオン・ソレノイド・コラボレーション（実験はCERNに設置されている）の地域センターである。LPCは、米国のCMS科学者の活気あるコミュニティを提供し、CMS検出器の試運転や検出器のアップグレードの設計と開発に大きな役割を果たしている。^[45]フェルミ国立加速器研究所はUSCMSのホスト研究所であり、^[46] 715人の学生を含む50の米国の大学の研究者が参加している。フェルミ国立加速器研究所は最大のCMS Tier 1コンピューティングセンターをホストしており、世界のCMS Tier 1コンピューティング要求の約40％を処理している。2022年2月9日、フェルミ国立加速器研究所のパトリシア・マクブライド（物理学者）がCMSコラボレーションのスポークスマンに選出された。^[47]

この期間中、同研究所は量子インターネットのための量子テレポーテーション技術^[48]の開発や量子コンピュータで使用するための超伝導共振器の寿命延長^[49]など、最先端の情報科学の研究における新たなプログラムも設立した。

2020年代のオンサイトプログラムは、主に素粒子物理学の強度フロンティア、特にニュートリノ物理学とミューオンを使用した希少物理学の探索に焦点を当てています。核子構造を探るプログラムも継続しています。

• アニー：加速器ニュートリノ中性子相互作用実験^[50]（2023年6月現在：実験完了、今後実験予定）
• 深部地下ニュートリノ実験（DUNE）、旧称長基線ニュートリノ実験（LBNE）^[51] （2023年6月現在：今後の実施予定）
• ICARUS実験：当初はグラン・サッソ国立研究所（LNGS）に設置されていたが、フェルミ国立加速器研究所に移設された。^[52] （2023年6月現在の状況：稼働中）
• MiniBooNE：ミニブースターニュートリノ実験^[53]（2023年6月現在：実験完了）
• MicroBooNE：マイクロブースターニュートリノ実験^[54]（状況、2023年6月：完了）
• MINERνA : As上のνsを用いた主インジェクター実験^[55] (状況、2023年6月: 実行完了)
• Mu2e : ミューオンから電子への変換実験^[56]（2023年6月現在の状況：今後の実施予定）
• ミューオンg−2 ：ミューオンの異常磁気双極子モーメントの測定^[57]（2023年6月現在：実験完了）
• NOνA : NuMI オフアクシスν _e出現^[58] (状況、2023年6月: 実行中)
• シークエスト^[59]（2023年6月現在：完走）
• SBND: 短基線ニュートリノ検出器^[60] (2023年6月現在の状況: 今後の稼働予定)
• スピンクエスト^[61]（2023年6月現在：今後の開催予定）

フェルミ国立加速器研究所は、長基線ニュートリノ施設での深部地下ニュートリノ実験を通じて、ニュートリノ物理学の世界的リーダーになることを目指しています。他のリーダーには、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)で加速器物理学をリードするCERNと、国際リニアコライダー(ILC)の建設と主導を承認されている日本があります。フェルミ国立加速器研究所は LBNF の将来のビームラインの設置場所となり、サウスダコタ州リードにあるサンフォード地下研究施設(SURF) は、巨大な遠方検出器を収容する場所として選ばれました。「基線」という用語は、ニュートリノ源と検出器の間の距離を指します。遠方検出器の現在の設計は、それぞれ 10 キロトンの基準体積を持つ計装液体アルゴンのモジュール 4 つ用です。

2016年の概念設計報告書によると、最初の2つのモジュールは2024年に完成し、ビームは2026年に運用開始される予定だった。最後のモジュールは2027年に運用開始される予定だった。^[62] 2022年には、2つの遠方検出器モジュールとビームだけで30億ドルのコストが上昇した。これにより、エネルギー省科学局は実験を段階的に進めることを決定した。^[5]フェーズIは2028～29年に完成する2つのモジュールと、2032年に完成するビームラインで構成される。フェーズII、残りの2つの遠方検出器モジュールの設置はまだ計画されておらず、フェーズIの30億ドルの見積もりを超えるコストがかかる。^[5]

CERNに建設された大型プロトタイプ検出器は、2018年から2020年にかけてテストビームでデータを収集しました。その結果、ProtoDUNEは99%以上の効率で動作したことが示されました。^[63]

ニュートリノ物理学における LBNF/DUNE プログラムは、基本的な物理パラメータを高精度で測定し、標準モデルを超える物理学を探求することを計画しています。DUNE が行う測定により、物理学コミュニティのニュートリノと宇宙におけるその役割に関する理解が大幅に深まり、物質と反物質の性質がよりよく解明されると期待されています。このプログラムは、世界最高強度のニュートリノビームをフェルミ国立加速器研究所の近距離検出器と、800 マイル (1,300 km) 離れた SURF の遠距離検出器に送信します。

MiniBooNE検出器は直径40フィート（12メートル）の球体で、800トンの鉱油が詰められており、1,520個の光電管検出器が並んでいる。毎年推定100万回のニュートリノ事象が記録された。SciBooNEはMiniBooNEと同じニュートリノビーム内に設置されていたが、きめ細かい追跡機能を備えていた。NOνA実験ではフェルミ国立加速器研究所のNuMI（Neutrinos at the Main Injector）ビームが使用され、MINOS実験でも使用された。これは地球を455マイル（732キロメートル）通過してミネソタ州のスーダン鉱山とNOνA遠距離検出器があるミネソタ州アッシュリバーまで到達する強力なニュートリノビームである。2017年、ICARUSニュートリノ実験はCERNからフェルミ国立加速器研究所に移された。 ^{[64] [65]}

ミューオン g−2 : (「ジーマイナスツー」と発音) は、ミューオンの磁気モーメントの異常を 0.14 ppmの精度で測定する 素粒子物理学の実験であり、標準モデルの高感度テストとなります。

フェルミ国立加速器研究所は、ブルックヘブン国立研究所で実施されているミューオンの異常磁気双極子モーメントを測定する実験を継続している。

荷電レプトン（電子、ミューオン、タウ）の磁気双極子モーメント（g ）は、ほぼ2です。2との差（「異常な」部分）はレプトンによって異なり、現在の素粒子物理学の標準モデルに基づいて非常に正確に計算できます。電子の測定値は、この計算と非常によく一致しています。ブルックヘブン実験では、寿命が短いため技術的に非常に難しい測定であるミューオンに対してこの測定を行い、測定値と計算値の間に 、興味深いが決定的ではない3σ の不一致を検出しました。

ブルックヘブン実験は2001年に終了しましたが、10年後にフェルミ国立加速器研究所が装置を取得し、^[66]より正確な測定（より小さな σ）を行うことに取り組んでいます。これにより矛盾が解消されるか、あるいは標準モデルを超えた物理学の実験的に観測可能な例として確認されることが期待されます。

この実験の中心となるのは、極めて均一な磁場を持つ直径50フィートの超伝導磁石だ。これは2013年夏、ニューヨーク州ロングアイランドのブルックヘブンからフェルミ国立加速器研究所に無傷で輸送された。輸送は35日間かけて3,200マイルを移動し、そのほとんどははしけ船で東海岸を南下しミシシッピ川を遡った。

磁石は2015年9月に改修され、電源が投入され、^[67]同じ性能を持つことが確認された。移動前の1300ppm（0.13％）pp基本磁場均一性を維持した。  [ 68 ] ^：4

このプロジェクトでは、磁場の均一性を改善するために磁石にシムを入れる作業が行われた。 ^[68]これはブルックヘブンで行われていたが、^[69]移転によって妨げられ、フェルミ国立加速器研究所でやり直さなければならなかった。

2018年、フェルミ国立加速器研究所で実験データの収集が開始された。^[70] 2021年、同研究所は、この粒子に関する初期研究の結果が標準モデルに疑問を投げかけ、新たな力や粒子の発見につながる可能性があると報告した。^{[71] [72]}

2023年8月、フェルミ国立加速器研究所のグループは、新たな自然の力の存在を証明することに近づいているかもしれないと発表した。彼らは、ミューオンと呼ばれる亜原子粒子が、現在の亜原子物理学の理論で予測されているような振る舞いをしていないというさらなる証拠を発見した。^[73]

2010年代に入ってから、遅延やコスト超過により、研究所の不適切な管理に対する大きな懸念が生じました。

2014年、素粒子物理学プロジェクト優先順位付け委員会（「P5」）は、フェルミ国立加速器研究所の敷地内での建設に関する3つの主要な取り組みを推奨しました^[74]。そのうち2つは素粒子物理学の実験で、深部地下ニュートリノ実験とMu2eです。3つ目は、前述のPIPII加速器のアップグレードです。また、P5は、フェルミ国立加速器研究所がCERNのLHCに参加することを推奨しました。

2022年時点で、P5が推奨するフェルミ国立加速器研究所の2つのプロジェクトは大幅な遅延に見舞われています。

• 長基線ニュートリノ施設を備えた深部地下ニュートリノ実験は、10億ドルのプロジェクトとしてP5に提案されました。2021年のドル換算での費用見積もりは30億ドルを超え、遠方検出器の運用は2029年に開始され、2032年までに完全運用が開始されます。^[75]
• Mu2e実験は2020年に予備的な結果を出す予定だったが^[76]、現在は2026年まで延期されている。^[77]

2014年のP5の時点で提案された、個々のP5承認のコストレベルを下回るさらに小規模な実験でさえ、かなりの遅延を被った。2014年に1000万ドルのコスト規模で提案された短基線近傍検出器（SBND） ^{[78]は、当初2018年春にデータ収集が予定されていたが[79]} 、現在は2023年秋に開始される予定となっている。^[78]

エネルギー省は2019年度から早くも警告を発していた。毎年、米国エネルギー省科学局はポートフォリオ内の国立研究所を8つのパフォーマンス指標に基づいて評価している。^[80] フェルミ国立研究所は2019年度、2020年度、2021年度、2022年度に国立研究所の中で最低の評価を受けた。2021年にはプロジェクト管理にC評価が与えられ、遅延とコスト超過を反映している。^{[81] 1973年から2007年までエネルギー省科学局の首席副局長を務めたジェームズ・デッカーは、}サイエンス 誌の記事で、2021年のパフォーマンス評価は「私が見た中で最も厳しいものの一つ」だと述べた。^[11]

また、2020年には、高エネルギー物理学コミュニティは、フェルミ国立加速器研究所の主要プロジェクトのコストが高エネルギー物理学中核研究プログラムから資金の流用を招き、この分野の健全性を損なっていると懸念を表明した。^{[82] [83]}議会は、高エネルギー物理学の年間予算を8億ドル未満から約2億5000万ドル増額して10億ドル以上に増額した。これは30%の増加であり、主にフェルミ国立加速器研究所の大規模プロジェクトを支援するために使用された。^[84]

フェルミ国立加速器研究所のプロジェクトの遅れにより、2022年にはリーダーシップに大きな変化が生じた。 ^[5] 2021年9月、フェルミ国立加速器研究所の所長であるナイジェル・ロッカーが辞任した。^[85]ロッカーの後任には、PIP IIプロジェクトの責任者であるリア・メルミンガが就任した。 ^[86] 2022年3月31日、P5報告書への対応を監督していたエネルギー省科学局の高エネルギー物理学担当副所長であるジェームズ・ジーグリストが辞任した。^[87] 2022年9月、研究担当副所長のジョセフ・ライケンが辞任し、フェルミ国立加速器研究所でニュートリノプログラムの副主任研究責任者を務めていたイェール大学教授のボニー・フレミングが後任に就任することが発表された。 [ ^88] レジーナ（ジーナ）・ラメイカは、DUNE実験のスポークスマンとしての役職から異動し、2022年11月7日に彼に代わってエネルギー省の科学局の高エネルギー物理学局の副局長に就任した。^[89]

これらの交代は上級幹部の大幅な入れ替わりを意味するが、新しい経営陣は2014年から2022年までの経営陣から選出されており、フェルミ国立加速器研究所はこの交代以来混乱に見舞われ続けている。特に、従業員、訪問者、請負業者の安全とアクセスに関して新たな問題が発生している。

2023年5月25日、請負業者が新しいPIP IIプロジェクトサイトの壁に鉄筋を固定しようとした際に23フィート落下した。^[90] 請負業者は数十年で最悪の事故とされる現場での事故でヘリコプターで病院に搬送された。^[91] DOEが任命した事故調査委員会は、この事故は予防可能だったと結論付け、「このような事故の再発を防ぐために必要な管理および安全管理の長いリストを勧告した。」^[90] この事故の結果、DUNE実験の成功に不可欠な10億ドルのPIP IIプロジェクトは遅れている。^[90]

2023年9月1日、主任研究責任者のボニー・フレミングは、安全上の理由からフェルミ国立加速器研究所の加速器システムを一時的に停止すると発表した。^[92] 2022年9月9日、エネルギー省は「加速器の安全性」と題する命令DOE O 420.2Dを発行した。この文書は、エネルギー省が資金提供する加速器とその運用に対する加速器固有の安全要件を定めている。フェルミ国立加速器研究所の経営陣には命令に従うための1年間の猶予があったが、その期間内に要件を満たさなかった。フェルミ国立加速器研究所の主加速器は、DOE O 420.2Dの実施が完了した後、2024年春の終わりに稼働を再開した。

2024年度の予算不足のため、フェルミ国立加速器研究所は8月に従業員の一時解雇と1週間の業務停止および一般人の立ち入り禁止を発表したが、この措置は研究所の大きな争いに拍車をかけるものとなった。^[93]一時 解雇の必要性は意外なものだった。なぜなら、2024年度の予算は「7.6%増の7億3900万ドル」^[93]に上るからだ。これに加えて、DOE O 420.2Dの不遵守による加速器の6か月間の停止は、運営予算の大幅な節約になるはずだった。サイエンス誌によると、一時解雇は明らかに管理の行き届いていない成長に起因している。「2022年から2023年だけで、[研究所のスタッフ]は176人、つまり9%増加して2160人になった。」^[93] フェルミ国立加速器研究所のメディアサービス責任者であるトレイシー・マーク氏はWTTWニュースに対し、閉鎖にもかかわらず「研究所の全体的な財務状況は健全であり、管理されている」と語った。^[94]

2024年7月15日、研究室での隠蔽に関する非常に重大な疑惑を含む報告書がarXiv物理学プレプリントサーバーにアップロードされました。^[13] 報道でも報じられた疑惑には、^{[93] [95] [96]}次のような内容が含まれていました。

• 「NOvAとDUNEの協力者に対する性的暴行の疑いで、2022年に英国で訴訟を起こし勝訴したが、FNALスタッフによって却下された。」
• 「2023年に現場で起きた銃器事件を隠蔽し、犯人を昇進させ、証人を口実に解雇した。」
• 「...男性従業員が産業用車両で女性電気技師を重傷を負わせようとした事件を隠蔽。」
• 「ベリリウム窓爆破事件の隠蔽とその後の責任者の昇進。」
• 「建設的な批判が無視され、報復されることが多い敵対的な職場環境。」

この報告書には、この記事で報告されている研究所の日常的な運営に関する数々の苦情や、LBNF/DUNE プログラムに影響を及ぼす可能性のある「CD3 承認から 1 年以内に PIP-II の予備費が超過した」という新たな主張も記載されています。

信憑性を高めるため、報告書では申し立てを裏付ける詳細な目撃証言を提供している。^[13] それ以外にも、以前に公表された情報もある。例えば、ひどいセクハラ事件に関する最初の申し立てはガーディアン紙で報じられ^[97]、原告がフェルミ国立加速器研究所に苦情を申し立てたが何の措置も取られなかったという事実は裁判資料に記載されている。^[98] 報告書の懸念を裏付ける科学者による報道機関への繰り返しのコメントは、懸念が提起された場合にフェルミ国立加速器研究所の指導部から報復を受けることを恐れているというものである。^{[93]内部告発者の匿名性を保つため、報告書は、}フェルミ国立加速器研究所の衝突型検出器 共同研究のスポークスマンを2度務めた経験を持つ、素粒子物理学の分野で尊敬されているリーダーであるジョルジョ・ベレッティーニによってarXivプレプリントサーバーにアップロードされた。^[99]コミュニティにおける彼の地位も、報告書の信憑性を高めている。 arXivにアップロードされた報告書には、マサチューセッツ工科大学のウィリアム・バルレッタ氏からの署名入りの2通目の支持書簡も含まれていた。

報告書は2024年6月にエネルギー省科学局のジャストン・フォンテーヌ副局長とエネルギー省科学技術革新担当次官ジェラルディン・リッチモンドに提出された。 ^[13]報告 書はエネルギー省当局が回答しなかったため、1か月後に一般に公開された。^[13] 2024年7月29日、フェルミ国立加速器研究所のリア・メルミンガ所長は懸念する科学者に対し簡潔な回答を出し、「[内部告発]文書はフェルミ国立加速器研究所におけるさまざまな課題を主張しているが、その一部は不正確であり、その他は[フェルミ研究同盟]が長い間懸命に取り組んできたものである」と述べた。^[96]メルミンガ所長は全員会議で科学者スタッフに「愚痴を言うのをやめろ」とも言った。^[93]

研究所が直面している多くの問題を考慮して、エネルギー省は2023年1月に、 パフォーマンスの問題により研究所の管理契約を再入札するための2年間のプロセスを発表しました^{[100] 。 [11]} エネルギー省の競争発表では、「この契約競争の目的は、FNALの請負業者のパフォーマンスと効率性の向上につながる新しいM＆O契約を募集して授与することです。エネルギー省は、この競争が研究所の将来を計画するための新しい革新的なアプローチを引き出すことを期待しています。」と説明されています。^[101] 2023年3月1日に行われた入札候補者向けの説明会では、プレゼンテーションのスライドで「主な課題/リスク」の項目で問題が詳しく説明され、次のような懸念が強調された。「研究所は財務管理と調達管理において引き続き課題を抱えています。監査では毎年同じ欠陥や管理の失敗が繰り返し指摘されています。実施された是正措置はほとんど進展していません。重大な調達問題により、研究所は科学ミッションを可能にする効率的で効果的なビジネスシステム/リソースをうまく提供することができていません。政府資金を効果的、効率的、かつ準拠した方法で支出する能力に関して、大きな懸念が残っています。」 [ ^{102]新規請負業者が直面する無数の課題は、2024年1月に}ネイチャー 誌のニュースセクションに掲載されました。^[103]

2024年10月1日、エネルギー省は、フェルミ国立加速器の運営契約を、新たに設立されたフェルミ・フォワード・ディスカバリー・グループLLC（FFDG）に50億ドルで授与したと発表した。^[104]    FFDGは、2025年1月1日から5年間の契約でフェルミ国立加速器研究所の運営管理を引き継ぐ予定である。

FFDGは、過去10年間からの管理体制の漸進的な変化を表しています。なぜなら、このグループには、シカゴ大学と大学研究協会（URA）で構成されていた研究所の過去の管理チームであるFRA ^[105]に加えて、2つの組織が加わっているからです。1つ目は、科学、セキュリティ、持続可能性の課題に対するソリューションを専門とするAmentum Environment & Energy, Inc.で、エネルギー省ハンフォードサイトのシステムの修復と閉鎖の契約を最近獲得したコンソーシアムのメンバーです。^[106]    2つ目は、環境浄化、セキュリティ、プロジェクト実施、現場業務サポートを専門とするLongenecker & Associatesで、すでにロスアラモス国立研究所の下請け業者となっています。^[107]    このように、FFDGの選択により、科学および人的資源管理は変更されず、大規模プロジェクトの実施、立ち入り禁止区域の維持、敷地内の汚染物質の除去に関する専門知識が強化されます。 

フェルミ国立加速器研究所 (別名フェルミラボ) は、1967 年に公開科学研究施設として設立され、今日に至るまで機密研究は行われていません。当初の計画では、フェルミラボは警備隊を雇用して「...テスト実施中の敷地内への職員の移動を管理する」ことと「...敷地境界を厳守する」ことになっており、これは 1971 年 12 月の環境声明で述べられています。初期の指導部は、科学的な共同研究を容易にし、移設されたバイソンの群れなど、一般の人々の楽しみを可能にするため、より公開的な環境を目指しました。

2010年代後半から2020年代初頭にかけて、フェルミ国立加速器研究所の管理者は、一般市民や科学者によるフェルミ国立加速器研究所へのアクセスに厳しい制限を導入し始めた。2023年春までに、制限は非常に厳しくなり、2500人以上の物理学者と研究所訪問者が「フェルミ国立加速器研究所の再開を求める選出された代表者への公開請願」に署名した。^[108] 請願書には、「アクセスポリシーの変更は、科学プロセスの重要な側面とフェルミ国立加速器研究所の基本的な機能を損なう。研究会議の開催、将来の従業員への面接、研究所外の科学者との協力、そして私たちの有名な影響力のある教育プログラムの実施はすべて妨げられている」と書かれていた。一般市民に関して、請願書には次のように記されている。「現在、一般市民は主要道路へのアクセスのみが許可されており、身分証明書の提示がますます厳しくなっているため、間もなく観光客や移民の一部に対しても閉鎖されることになる。敷地内を車や自転車で自由に移動することはもうできない。ドッグパーク、最上階に展示があるウィルソンホール、その他のエリアは、一般の立ち入りが禁止されている。釣りなどの一般市民が参加できるアクティビティは中止された。」請願書では、アクセスポリシーを2020年以前に研究所を運営していたオープンラボラトリーモデルに戻すよう強く要請している。

2023年5月、リア・メルミンガ所長はフェルミ国立加速器研究所のウェブサイトに請願に対する回答を掲載し^[109] 、敷地内の一部のエリアはIDの提示を条件に特定の時間帯に一般公開されていると指摘した。メルミンガ所長の回答では、研究所が「大量の非公開情報を管理している」ため新たな制限が正当化されているが、これは研究所の資金は全額納税者から出されており、機密研究は行っておらず、科学的成果のすべてを公表するよう政府から義務付けられているという請願とは矛盾する理由である。請願と経営陣の回答に関するさらなる報道は、雑誌「Physics Today」^[110]と「Physics World」に掲載された。^[111]

DOE施設のリアルID要件に従い、敷地内に入るすべての付き添いなしの成人訪問者は、リアルID法に準拠した政府発行の写真付き身分証明書を提示する必要があります。^[112] アクセスに関する最新の詳細はフェルミ国立加速器研究所のウェブサイトで確認できます。^[113]

フェルミ国立加速器研究所の初代所長ロバート・ウィルソンは、コンクリートブロック造りの建物が建ち並ぶことでこの場所の美観が損なわれてはならないと主張した。管理棟（ウィルソン・ホール）のデザインはフランスのボーヴェにあるサン・ピエール大聖堂にヒントを得たが、^[114]ブルータリズム様式で実現された。フェルミ国立加速器研究所の敷地内にある建物や彫刻のいくつかは、その構造の一部としてさまざまな数学的構造を表現している。

アルキメデスの螺旋は、いくつかのポンプ場や MINOS 実験室の建物を特徴づける形状です。ウィルソン ホールの反射池には、ウィルソンが設計した高さ 32 フィート (9.8 メートル)の双曲面オベリスクも立っています。研究所の敷地内に電力を運ぶ高圧送電線の一部は、ギリシャ文字のπ を反映するように作られています。また、 DNAの二重らせん螺旋の構造例や、測地線球への敬意も見受けられます。

敷地内にあるウィルソンの彫刻作品には、工業団地の近くにあり、テバトロン衝突型加速器からリサイクルされた部品や材料で作られた鋼管の自立型配置であるトラクトリシャスや、パインストリートの入り口からキャンパスに入る人々を迎えるそびえ立つブロークン・シンメトリーなどがある。 ^{[115]ラムジー講堂の頂上には、直径8フィート（2.4メートル）を超える}メビウスの輪が表現されている。また、アクセス道路や村のあちこちに、すべて青く塗られた巨大な油圧プレスと古い磁気封じ込めチャネルが点在している。

1967年、ウィルソンはアメリカバイソン5頭（雄1頭、雌4頭）をこの場所に連れてきた。さらにイリノイ州自然保護局から21頭が提供を受けた。^{[116] [117]}当初、一部の地元住民は、研究所の放射線が危険なレベルに達した場合に警報を鳴らすためにバイソンが導入されたと信じていたが、フェルミ国立加速器研究所は、この主張には根拠がないと彼らに保証した。今日、フェルミ国立加速器研究所のバイソンの群れは多くの訪問者を引き付ける人気のスポットであり^[118]、敷地は地元の他の野生動物の保護区にもなっている。^{[119] [120]}研究所では1976年以来、毎年クリスマスの野鳥観察が行われている。 ^[121]

フェルミ国立加速器研究所はデュページ郡森林保護区と協力し、敷地内の選ばれた建造物にメンフクロウを導入した。 ^[122]

稼働中、粒子線はトリチウムを生成する。トリチウムは陽子1個と中性子2個からなる水素同位体で、半減期は12.3年で弱い放射性を持つ。これは酸素と結合してトリチウム水を形成する。現場で測定されたトリチウム濃度は、連邦政府の健康・環境基準に比べて低い。フェルミ国立加速器研究所は、表面水や下水に排出されるトリチウムを監視しており、詳細を知りたい人のためにFAQシートを提供している。^[123]

2023年3月1日に開催された管理契約の入札候補者向けの説明会では、プレゼンテーションのスライドで、施設から排出されるトリチウムの割合は必要な基準を下回っているものの、施設内には「課題」となるほどのトリチウム汚染があることが示された。^[102] 特に、ニュートリノをミネソタ州の実験に送るNuMIビームラインで生成されたトリチウムは、フェルミ国立加速器研究所のキャンパス全体の機器に使用されている工業用水冷却システムに注入されている。その結果、「現在、トリチウム汚染は研究施設全体に広がっている」と結論付けられている。^[102]

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