高エネルギー加速器研究機構

高エネルギー加速器研究機構
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高エネルギー加速器研究機構

設立	1997年4月1日
本部	茨城県つくば市​
事務局長	山内正則
所属	文部科学省
Webサイト	http://www.kek.jp/ja/ （英語）

高エネルギー加速器研究機構（KEK）は、茨城県つくば市にある日本最大の素粒子物理学研究所を運営することを目的とする日本の組織です。1997年に設立されました。[ ^{1] 「} KEK」という用語は、約695人の従業員を雇用する研究所自体を指す場合にも使用されます。^{[2] KEKの主な機能は、}高エネルギー物理学、材料科学、構造生物学、放射線科学、コンピューティング科学、原子核変換などに必要な粒子加速器やその他のインフラストラクチャを提供することです。KEKでは、それらを利用した内部および国際的な協力により、多数の実験が構築されてきました。KEKの名誉教授である小林誠は、 CP対称性の破れに関する研究で世界的に知られており、2008年のノーベル物理学賞を受賞しました。

北緯36度08分55秒 東経140度04分37秒 / 北緯36.14861度 東経140.07694度 / 36.14861; 140.07694

KEKは、1997年に東京大学原子核研究所（1955年設立）、高エネルギー物理学研究所（1971年設立）、東京大学中間子科学研究所（1988年設立）の再編により設立されました。^[1]しかし、この再編は前述の研究所の単純な合併ではありませんでした。そのため、KEKは当時設立された唯一の新研究所ではありませんでした。なぜなら、親機関の研究のすべてが高エネルギー物理学の傘下にあったわけではないからです。たとえば、東京大学原子核科学センターは、理化学研究所との研究パートナーシップの下、低エネルギー原子核物理学のために同時に設立されました。

• 1971年：国立高エネルギー物理学研究所（KEK）が設立されました。
• 1976年：陽子 シンクロトロン（PS）が設計どおりに8GeVのビームを生成しました。PSは12GeVを達成しました。
• 1978年：ブースターシンクロトロン利用施設とフォトンファクトリー（PF）が設立されました。
• 1982年：PFは2.5GeVの電子 ビームを蓄積することに成功した。
• 1984年：TRISTAN蓄積リング（AR）が電子ビームを6.5 GeVまで加速しました。
• 1985年：ARが陽電子ビームを5GeVまで加速した。
• 1986年：TRISTANメインリング（MR）が電子ビームと陽電子ビームの両方を25.5 GeVまで加速しました。
• 1988年：超伝導加速空洞の助けによりMRエネルギーが30 GeVにアップグレードされました。
• 1989年：総合研究大学院大学に加速器科学部門と放射光科学部門が設立されました。
• 1994年：KEKB B工場の建設開始。
• 1995年：TRISTAN実験（AMY、JADE、TOPAZ、VENUS）終了。
• 1997年：高エネルギー加速器研究機構が設立されました。
• 1998年： KEKB（KEK Bファクトリー）リングでの最初のビーム貯蔵。
• 1999年：長基線ニュートリノ振動実験（K2K ）開始。KEKBのBelle実験が運用開始。
• 2001年：大強度陽子加速器（J-PARC）の建設開始。
• 2004年：大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構となる。K2K実験終了。
• 2005年：東海キャンパス開設。PSでの実験終了。
• 2006年：J-PARCセンターが設立されました。
• 2008年：小林誠教授が2008年ノーベル物理学賞を受賞。
• 2009年：J-PARC建設完了。
• 2016年： SuperKEKB電子・陽電子リングにおける最初の回転とビームの保管に成功^[3]
• 2017年：日本のつくば市でBelle II実験の「ローリングイン」を完了。
• 2018年: ベルII検出器内でのSuperKEKBビームの初衝突^[4]

KEKには4つの主要な研究室がある

• 加速器研究所:粒子加速器を研究、開発、構築、管理する研究所。
• 素粒子原子核研究所:素粒子物理学、原子核物理学、天体物理学を研究するための台座物理学研究所。
• 物質構造科学研究所：物質構造を研究する応用物理学研究所。
• 応用研究室：粒子加速器を使用した研究を支援するために使用される研究室。

KEKの科学者は、総合研究大学院大学高エネルギー加速器科学研究科の博士課程の学生を対象に研修を行っています。

• つくばキャンパス：〒305-0801 茨城県つくば市大保1-1
• 東海キャンパス：〒319-1195 茨城県那珂郡東海村白根白方2-4

• SuperKEKB : KEKBのアップグレード版である電子陽電子衝突型加速器。7 GeV 電子蓄積リングと 4 GeV 陽電子蓄積リングの 2 つの蓄積リングを備えています。円周長は約 3.016 km です。大量のB 中間子と反B 中間子が生成され、Belle II 実験のデータを提供します。
• フォトンファクトリー（PF）：シンクロトロン光実験用の電子蓄積リングです。周長は約187m。電子ビームのエネルギーは2.5GeVです。
• フォトンファクトリー先進リング（PF-AR）：電子蓄積リングはシンクロトロン光実験に使用されます。この加速器は、 6.5 GeVの電子ビームで高強度のパルスX線を生成します。円周長は約377 mです。このリングは、以前は電子陽電子衝突型加速器TRISTANのブースターシンクロトロンとして運用され、当初はTRISTAN蓄積リング（AR）と呼ばれていました。

• KEK e+/e- リニアック: KEKB に 8.0 GeV の電子と 3.5 GeV の陽電子を注入するために使用される線形加速器複合体。リニアックは、 PF に 2.5 GeV の電子、PF-AR に 6.5 GeV の電子も提供します。リニアックは近年、SuperKEKB用にアップグレードされました。
• 加速器試験施設(ATF): 試験加速器は、超低エミッタンスビームの生成に重点を置いています。これは、将来の電子陽電子線形衝突型加速器を実現するための重要な技術の 1 つです。通常の動作では、電子のビームエネルギーは 1.28 GeV です。
• 超伝導RF試験施設（STF）：国際リニアコライダー（ILC）の主要リニアックシステムのプロトタイプとして、高勾配超伝導空洞を備えた試験リニアックを構築および運用するための試験施設。
• 日本大強度陽子加速器研究施設 ( J-PARC ): 主に 600 MeV線形加速器、3 GeVシンクロトロン、50 GeVシンクロトロンから構成される陽子加速器施設。J-PARC は KEK とJAEAの協力により建設され、原子核物理学、素粒子物理学、ミューオン科学、中性子科学、加速器駆動システム(ADS)、その他さまざまな用途に使用されています。
• KEK デジタル加速器(KEK-DA) は、2006 年に閉鎖された KEK 500 MeV ブースター陽子シンクロトロンを改修したものです。既存の 40 MeV ドリフト チューブ線形加速器と RF 空洞は、それぞれ 200 kV 高電圧ターミナルと誘導加速セルに組み込まれた電子サイクロトロン共鳴 (ECR) イオン源に置き換えられました。DA は、原理的には、あらゆる電荷状態のあらゆるイオン種を加速することができます。^[5]

• 陽子シンクロトロン( PS ): 陽子を 12 GeV まで加速する加速器複合体。PS は主に 750 keV の前段加速器、40 MeV線形加速器、500 MeV ブースターシンクロトロン、および 12 GeV 主リングで構成されていました。PS は原子核物理学および素粒子物理学に使用されていました。PS はまた、KEK から神岡( K2K ) 実験のために KEK のニュートリノビームラインに 12 GeV 陽子ビームを提供していました。PS は 1976 年に設計エネルギー 8 GeV を達成しました。PS は 2007 年に閉鎖されました。
• ニュートリノビームライン： KEKから約250km離れたスーパーカミオカンデにニュートリノを打ち込むためのビームラインで、 1999年から2004年までK2Kと呼ばれるニュートリノ振動実験が行われていました。2009年からはJ-PARCを使用して東海から神岡（T2K ）と呼ばれるニュートリノ振動実験が行われています。
• ニッポンのトランスポーザブルリング交差蓄積加速器 (TRISTAN): 電子陽電子衝突型加速器は 1987 年から 1995 年まで運用されていました。主な目的はトップクォークの検出でした。電子と陽電子のエネルギーは 30 GeV でした。TRISTAN には TOPAZ、VENUS、AMY の 3 つの検出器がありました。KEKB は TRISTAN のトンネルを利用して建設されました。

• SuperKEKB : 7 GeV 電子蓄積リングと 4 GeV 陽電子蓄積リングから構成される電子陽電子衝突型加速器。ビーム電流の増加、ビームの相互作用点への収束、電磁ビーム間相互作用の低減により、より高いルミネセンスを実現します。目標ルミネセンスは 8×10 ³⁵ cm ⁻² s ⁻¹に設定されており、KEKB の当初の設計値の約 60 倍です。SuperKEKB はナノビーム方式を採用しています。KEK はナノスケールの陽電子ビームを生成するために新しいダンピングリングを建設します。2010 年 10 月、日本政府は SuperKEKB プロジェクトを正式に承認し、2010 年 6 月には 2010 年から 2012 年にかけて 1 億ドル (100 円 = 1 ドル) の初期予算が最先端研究支援プログラムに割り当てられました。このプログラムの総予算は約3億1500万ドル（100円＝1ドル）です。アップグレードは完了し、2018年に最初の衝突が行われました。最高の輝度は2021年に達成されます。Belle II実験はSuperKEKBを使用して実施されます。
• コンパクトエネルギー回収線形加速器(cERL):エネルギー回収線形加速器(ERL)と呼ばれる将来のシンクロトロン光源のテスト加速器。cERL はビーム実験を通じて ERL の加速器物理の不確実性を調査します。cERL のビーム試運転は 35 MeV 電子ビームで 2013 年から予定されています。KEK は cERL 実験後に 5 GeV ERL を建設し、超高輝度で超短パルスのシンクロトロン光を提供する計画を立てています。
• 国際リニアコライダー(ILC): 全長約 31 キロメートルの超伝導空洞と、電子と陽電子用の 2 つの減衰リング (周囲 6.7 キロメートル) で構成される将来の電子陽電子リニアコライダー。電子と陽電子のエネルギーは最大 500 GeV で、1 TeV にアップグレードするオプションがあります。世界中の約 300 の研究所と大学が ILC に関与しており、700 人以上が加速器の設計に携わり、さらに 900 人が検出器の開発に携わっています。加速器の設計作業は Global Design Effort によって調整され、物理学と検出器の作業は World Wide Study によって調整されています。^[6]

KEKには国内最速クラスの計算機があり、KEKの計算科学研究センターが計算機システムの管理を行っている。日立製のスーパーコンピュータSR16000の理論演算性能は46TFLOPSである。IBM製のスーパーコンピュータBlue Gene Solutionの理論演算性能は57.3TFLOPSである。これらのスーパーコンピュータは主に量子色力学や数値加速器物理学の研究に使用されていたが、将来的に次期スーパーコンピュータを導入するために停止されている。計算科学研究センターは、KEKCC、Bファクトリー計算機システム、シンクロトロン光計算機システムなどの他の計算機システムも管理している。^[7]

KEKは1992年9月30日に日本で最初のウェブサイトをホストしました。オリジナルのウェブサイトは今でも見ることができます。^[8]

• スーパーKEKB
• Belle II実験
• KEKB（加速器）
• ベル実験
• 小林誠（物理学者）
• J-PARC
• スーパーカミオカンデ
• 国際リニアコライダー
• CERN
• フェルミ国立加速器研究所
• デシ
• SLAC国立加速器研究所
• ブルックヘブン国立研究所
• AMY実験

ウィキメディア・コモンズには、 KEK (高エネルギー加速器研究機構)に関連するメディアがあります。

• 公式サイト
• 国際リニアコライダー公式サイト
• 日本初のウェブサイト