ニュートリノファクトリー

ニュートリノファクトリーは、ニュートリノの特​​性を詳細に測定することを目的とした、提案されている粒子加速器複合施設の一種である。ニュートリノは、通常の物質中を直線で数千キロメートル移動できる、極めて弱い相互作用をする基本粒子である。ニュートリノの発生源は、貯蔵リングの直線部分で加速されたミューオンが崩壊することである。これらのプロジェクトを取り巻く技術的課題は、ミューオン衝突型加速器の課題とほぼ同様である。

ニュートリノファクトリーは、地球上の一地点でかなり集中したニュートリノビームを作成し、それを下向きに発射します。おそらく、レーストラック型の地下ミューオン貯蔵リングから異なる方向に2つのビームを発射し、ビームが他の地点で再び表面化するまでです。1つの例として、英国の複合施設からビームを日本（スーパーカミオカンデを参照）とイタリア（LNGS ）に送信します。ニュートリノの特​​性は遠隔地で検査され、ニュートリノが時間の経過とともにどのように変化するかが決定されます。これにより、ニュートリノの質量と弱い相互作用の特性に関する情報が得られます。^[1]

このプロジェクトは現在概念設計段階にあります。国際的な「スコープ調査」は2007年に完了し、国際的な取り組みにより設計報告書^[2]が作成され、その後のさまざまな実験コンセプトに影響を与えました。^{[3] [4]}

この種の実験では、液体金属ジェットをパイ中間子生成のターゲットとして使用することなど、多くの新しい技術が開発されており、「MERIT 実験」でテストされています。CERN。EMMA実験でテスト中の固定磁場交流勾配（FFAG）加速器と、中間段階でのミューオンビームの発散を減らすための 液体水素エネルギー低減空洞の使用。

1990 年代まで、ニュートリノは質量がないと想定されていましたが、太陽ニュートリノ (太陽の中心部で生成されるもの) などの探索による実験結果はこの想定と矛盾しており、ニュートリノの質量は非常に小さいことを示しています (太陽ニュートリノ問題を参照)。

これらの加速器は、強力なミューオンニュートリノと電子ニュートリノのビームを生成することで、ニュートリノとその相互作用の研究に大きな進歩をもたらすでしょう。特に、以下の科学的目的が挙げられます。^[5]

• ニュートリノ振動パラメータ（特に電子ニュートリノに関連するもの）の高精度研究。

• 素粒子物理学の標準モデルによって予測されるものを超えたニュートリノ相互作用の探索。

• ステライルニュートリノと軽い暗黒物質の探索。

国際設計調査では、ニュートリノファクトリーの物理的性能、スケジュール、コストの詳細を記載した設計報告書を2012年までに提出することを目指しています。この調査では、すべての地域からの貢献を統合した参照設計報告書に含める予定です。^[6]

英国にはニュートリノファクトリーグループがある。^{[7] [8]}

2010年、ミューオン加速器プログラム（MAP）^[9]は、ミューオンコライダーとニュートリノファクトリーに対する米国エネルギー省の研究支援を統合しました。（どちらのプロジェクトもミューオンを生成し、それを貯蔵リングに保持することを伴うため、多くの重複がありました。）ミューオンコライダープロジェクトは、ニュートリノファクトリーよりもさらに野心的です。ミューオンコライダーでは、ミューオンが非常に高エネルギーのコライダーリングに挿入され、大型ハドロンコライダー（LHC）（2010年に最初の衝突が発生）やおそらくリニアコライダーコラボレーション（LCC）実験（2019年時点で設計が未完了） よりも高いエネルギー濃度に到達することを目指しています。

CERN は数年前に設計研究を行い、その後LHCへと取り組みが移りました。ヨーロッパでは会議や国際的な実験や協力への参加など、活動が続いています。

これは、1950年代のサイクロトロンの要素と現代の自動化された磁石設計プロセス、および新しい磁性合金の高周波加速ギャップを組み合わせた、固定磁場交番勾配（FFAG）と呼ばれる珍しいタイプの加速器に基づいています。これらの主な利点は、磁場が固定されており、ビームと同期する必要がないことです。それでも、ビームはエネルギーが増加するにつれて自然に高磁場領域に移動し、非常に高速なサイクルのシンクロトロンに見られる困難を伴うことなく、非常に急速な加速が可能になります。^{[10] [11]}

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