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 旧線形加速器の航空写真 | |
| 設立 | 1962年 |
|---|---|
| 研究の種類 | 物理科学 |
| 予算 | 3億8,300万ドル（2017年）[1] |
研究分野 | 加速器物理学 光子科学 |
| 監督 | ジョン・L・サラオ |
| スタッフ | 1,684 |
| 住所 | 2575 サンド ヒル ロード メンロ パーク、カリフォルニア州 94025 |
| 位置 | メンロパーク、カリフォルニア州、アメリカ合衆国 37°25′03″N 122°12′09″W / 37.41750°N 122.20250°W / 37.41750; -122.20250 |
| キャンパス | 172ヘクタール（426エーカー） |
| ニックネーム | SLAC |
| 所属 | 米国エネルギー省 |
運営機関 | スタンフォード大学 |
| バートン・リヒター リチャード・E・テイラー マーティン・L・パール | |
| Webサイト | slac.stanford.edu |
| 地図 | |
  カリフォルニア州の場所 | |
 | |
| 一般的なプロパティ | |
|---|---|
| アクセラレータタイプ | 線形加速器 |
| ビームタイプ | 電子 |
| ターゲットタイプ | 固定ターゲット |
| 梁の特性 | |
| 最大エネルギー | 50ギガ電子ボルト |
| 物理的特性 | |
| 長さ | 3.2 km (2.0 マイル) |
| 位置 | カリフォルニア州メンロパーク |
| 機関 | スタンフォード大学、米国エネルギー省 |
| 運行日 | 1966–2006 |
| 後継者 | LCLS |
SLAC国立加速器研究所は、元々スタンフォード線形加速器センターと呼ばれていましたが、[2] [3]、米国カリフォルニア州メンロパークにある連邦政府資金による研究開発センターです。1962年に設立され、現在は米国エネルギー省がスポンサーとなり、スタンフォード大学が管理しています。ここには、 1966年に建設された長さ3.2キロメートル (2マイル)の線形加速器であるスタンフォード線形加速器があり、電子を50 GeVのエネルギーまで加速できます。
現在、SLAC の研究は、シンクロトロン放射からの X 線と自由電子レーザーを使用した原子および固体物理学、化学、生物学、医学の幅広いプログラム、および素粒子物理学、天体粒子物理学、宇宙論の実験的および理論的研究に重点を置いています。この研究所は、米国エネルギー省科学局のプログラム管理下にあります。
歴史
1962 年にスタンフォード線形加速器センターとして設立されたこの施設は、カリフォルニア州メンロパークのサンドヒルロードにあるスタンフォード大学所有の 172 ヘクタール (426 エーカー) の土地に位置し、大学のメインキャンパスのすぐ西にあります。メインの加速器は 3.2 km (2 マイル) の長さがあり、世界最長の線形加速器で、1966 年から稼働しています。
SLAC の研究により、3 つのノーベル物理学賞が授与されました。
SLAC の会議施設は、Homebrew Computer Clubや、 1970 年代後半から 1980 年代前半の 家庭用コンピュータ革命の先駆者たちの会場としても利用されました。
1984年に、この研究所はASMEの国家歴史的工学ランドマークとIEEEマイルストーンに指定されました。[7]
SLACは1991年12月にヨーロッパ以外で最初のワールドワイドウェブサーバーを開発し、ホスティングを開始しました。 [8]
1990 年代前半から中頃にかけて、スタンフォードリニアコライダー (SLC) はスタンフォード大型検出器を使用して Z ボソンの特性を調査しました。
2005年時点で、SLACは1,000人以上の従業員を雇用しており、そのうち約150人は博士号を持つ物理学者であり、年間3,000人以上の客員研究員を受け入れ、高エネルギー物理学のための粒子加速器と、 2006年にスタンフォード大学のロジャー・D・コーンバーグ教授に授与された研究に「不可欠」であったシンクロトロン光放射研究のためのスタンフォードシンクロトロン放射研究所（SSRL）を運営している。[9]
2008年10月、エネルギー省はセンターの名称をSLAC国立加速器研究所に変更すると発表した。理由としては、研究所の新しい方向性をより良く表現するためと、研究所名を商標登録できるようにするためなどが挙げられる。スタンフォード大学は、エネルギー省による「スタンフォード線形加速器センター」の商標登録の試みに法的に反対していた。[2] [10]
2009年3月、SLAC国立加速器研究所がエネルギー省科学局から支払われる復興法資金6,830万ドルを受け取ることが発表された。[11]
2016年10月、SLACとスタンフォード大学の協力により「より優れた、より環境に優しい電力網」を設計するBits and Wattsが発足した。SLACは後に、業界パートナーである中国国営電力会社に関する懸念から撤退した。[12]
2024年4月、SLACはチリのヴェラ・C・ルビン天文台の宇宙と時間の遺産調査（LSST）プロジェクトのために、20年にわたる世界最大のデジタルカメラの建設を完了した。このカメラは2025年に稼働する予定である。[13]
コンポーネント
アクセル
主加速器は、電子と陽電子を最大50 GeVまで加速するRF線形加速器でした。長さ3.2 km (2.0 mi)のこの加速器は世界最長の線形加速器であり、「世界で最もまっすぐな物体」と主張されていました。 [14] 2017年に欧州X線自由電子レーザーがオープンするまでは。主加速器は地下9 m (30 ft)に埋設されており[15]、州間高速道路280号の下を通っています。ビームラインの上にある地上のクライストロンギャラリーは、1999年にLIGOプロジェクトのツイン干渉計が完成するまで、米国で最も長い建物でした。空中から簡単に識別でき、航空図に視覚的なウェイポイントとしてマークされています。[16]
元の線形加速器の一部は現在、線形加速器コヒーレント光源の一部となっています。
スタンフォードリニアコライダー
スタンフォード線形加速器は、SLACで電子と陽電子を衝突させる線形加速器でした。 [17]質量中心エネルギーは約90 GeVで、加速器が研究するために設計されたZボソンの質量に等しかった。大学院生のバレット・D・ミリケンは、1989年4月12日にマークII検出器の前日のコンピュータデータを精査しているときに最初のZイベントを発見しました。 [18]データの大部分は、1991年にオンラインになったSLAC大型検出器によって収集されました。 1989年に稼働を開始したCERNの大型電子陽電子衝突型加速器の影に大きく隠れていましたが、SLCの高度に偏極した電子ビーム（約80% [19]）により、Zボソン-bクォーク結合におけるパリティ違反など、特定の独自の測定が可能になりました。[20]
現在、ビームはマシンの南アークと北アークに進入せず、最終焦点に繋がらないため、このセクションはビームスイッチヤードから PEP2 セクションにビームを流すために休止されています。
SLAC 大型検出器
SLAC大型検出器（SLD）はスタンフォードリニアコライダーの主検出器であった。主に加速器の電子陽電子衝突によって生成されるZボソンを検出するために設計された。1991年に建設され、1992年から1998年まで稼働した。[21]
ペップ
PEP（陽電子電子プロジェクト）は1980年に運用を開始し、質量中心エネルギーは最大29 GeVでした。PEPの頂点には5台の大型粒子検出器と6台目の小型検出器が稼働していました。約300人の研究者がPEPを利用しました。PEPは1990年に運用を停止し、1994年にPEP-IIの建設が開始されました。[22]
PEP-II
1999年から2008年まで、線形加速器の主な目的は、電子と陽電子をPEP-II加速器に注入することだった。PEP-IIは、円周2.2km（1.4マイル）の一対の蓄積リングを備えた電子陽電子衝突型加速器である。PEP-IIは、電荷パリティ対称性を研究するいわゆるBファクトリー実験の1つであるBaBar実験のホストであった。
スタンフォードシンクロトロン放射光源
スタンフォード シンクロトロン放射光源 (SSRL) は、SLAC キャンパスにあるシンクロトロン光ユーザー施設です。もともとは素粒子物理学のために建設され、 J/ψ 中間子が発見された実験に使用されました。現在は、蓄積された電子ビームから放出される高強度シンクロトロン放射を利用して分子の構造を研究する材料科学および生物学の実験専用に使用されています。1990 年代初頭、この蓄積リング用に独立した電子インジェクターが建設され、メイン線形加速器から独立して動作できるようになりました。
フェルミガンマ線宇宙望遠鏡
SLAC は、2008 年 8 月に打ち上げられたフェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡のミッションと運用において主要な役割を果たしています。このミッションの主な科学的目的は次のとおりです。
- AGN、パルサー、SNRにおける粒子加速のメカニズムを理解する。
- ガンマ線空を解明する：未確認の放射源と拡散放射。
- ガンマ線バーストと過渡現象の高エネルギー挙動を決定する。
- 暗黒物質と基礎物理学を調査する。
キパック
カブリ素粒子天体物理学・宇宙論研究所 (KIPAC) は、スタンフォード大学のメインキャンパス内にあるほか、SLAC の敷地内にも一部設置されています。
脈
スタンフォード PULSE 研究所 (PULSE) は、SLAC の中央研究所にあるスタンフォード独立研究所です。PULSE は、スタンフォードの教員と SLAC の科学者が LCLS で超高速 X 線研究を展開できるよう支援するために、2005 年にスタンフォードによって設立されました。PULSE の研究出版物は、こちらでご覧いただけます。
LCLS
リニアックコヒーレント光源（LCLS）はSLACにある自由電子レーザー施設です。LCLSはSLACの元の線形加速器の最後の1/3を部分的に再建したもので、さまざまな分野の研究に非常に強力なX線放射を提供できます。2009年4月に最初のレーザー発振を達成しました。[23]
このレーザーは、従来のシンクロトロン光源の 10 9倍の相対輝度を持つ硬 X 線を生成し、世界で最も強力な X 線源です。LCLS は、さまざまな新しい実験を可能にし、既存の実験方法を強化します。多くの場合、X 線は、サンプルを消滅させる前に、原子レベルで物体の「スナップショット」を撮影するために使用されます。レーザーの波長は 6.2 ～ 0.13 nm (200 ～ 9500電子ボルト(eV)) [24] [25]で、原子の幅に近く、これまでは得られなかった非常に詳細な情報を提供します。[26]さらに、レーザーは、フェムト秒 (100 万分の 1 秒) で測定される「シャッター スピード」で画像をキャプチャできます。これは、ビームの強度がフェムト秒の時間スケールでサンプルが爆発するほど高いことが多いためです。[27] [24]
LCLS-II
LCLS-II プロジェクトは、2 つの新しい X 線レーザー ビームを追加することで、LCLS を大幅にアップグレードするものです。新しいシステムでは、既存のトンネルの 500 m (1,600 フィート) を利用して、4 GeV の新しい超伝導加速器と 2 つの新しいアンジュレーター セットを追加し、LCLS の利用可能なエネルギー範囲を拡大します。この新しい機能を使用した発見から得られる進歩には、新薬、次世代コンピューター、新素材などが含まれる可能性があります。[28]
ファセット
2012年、元のSLAC LINACの最初の3分の2（約2 km）が、新しいユーザー施設である先進加速器実験試験施設（FACET）のために再稼働されました。この施設は、ビーム駆動プラズマ加速研究に最適な、短いバンチ長と小さなスポットサイズで20 GeV、3 nCの電子（および陽電子）ビームを供給することができました。[29]この施設は、SLAC LINACの最初の3分の1を占めるLCLS-IIの建設のため、2016年に運用を終了しました。FACET-IIプロジェクトは、2019年にビーム駆動プラズマ加速研究を継続するために、LINACの中央の3分の1に電子ビームと陽電子ビームを再構築します。
インド
次世代リニアコライダー試験加速器 (NLCTA) は、60～120 MeV の高輝度電子ビーム線形加速器で、高度なビーム操作および加速技術の実験に使用されます。SLAC のエンドステーション B にあります。関連する研究出版物のリストは、Wayback Machineで 2015 年 9 月 15 日にアーカイブされたこちらでご覧いただけます。
理論物理学
SLAC は、量子場理論、衝突型加速器物理学、天体粒子物理学、粒子現象論 などの分野を含む素粒子物理学の理論的研究も行っています。
その他の発見
- SLAC は、高出力マイクロ波増幅管であるクライストロンの開発にも貢献しました。
- プラズマ加速に関する研究は活発に行われており、最近ではメートル規模の加速器で 42 GeV 電子のエネルギーを 2 倍にするなどの成果が出ています。
- SLACの遺跡ではパレオパラドキシアが発見されており、その骨格はブリーズウェイにある小さな博物館で見ることができます。[30]
- SSRLの施設は、アルキメデスのパリンプセストに隠されたテキストを明らかにするために使用されました。シンクロトロン放射光源からのX線により、元のインクの鉄が光り、研究者はキリスト教の修道士がこすり落とした元の文書を撮影することができました。[31]
参照
- 加速器物理学
- サイクロトロン
- 双極子磁石
- 電磁気
- 粒子のリスト
- 基礎防衛研究を行っている米国の大学研究室のリスト
- 粒子ビーム
- 四極子磁石
- 核破砕中性子源
- ヴォルフガング・パノフスキー（1961～84年、SLAC所長、スタンフォード大学教授）
参考文献
- ^ ラボの概要 - SLAC http://science.energy.gov/laboratories/slac-national-accelerator-laboratory/ 2014年2月9日アーカイブ、Wayback Machine
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- ^ 「スタンフォード線形加速器センターがSLAC国立加速器研究所に改名」（プレスリリース）。SLAC国立加速器研究所。2008年10月15日。2011年7月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年7月20日閲覧。
- ^ 1976年ノーベル物理学賞、Wayback Machineで2005年12月7日にアーカイブ。賞金の半分はバートン・リヒターに授与された。
- ^ 1990年のノーベル物理学賞 Archived 26 November 2005 at the Wayback Machine賞はジェローム・I・フリードマン、ヘンリー・W・ケンドール、リチャード・E・テイラーの3名で分割受賞。
- ^ 1995年ノーベル物理学賞 Archived 2 December 2005 at the Wayback Machine半分の賞金はマーティン・L・パールに授与されました。
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- ^ 「SLAC Today」。2011年7月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年12月27日閲覧。
- ^ “2009年10月23日 - SLAC国立加速器研究所、復興法資金6830万ドルを受け取る”. 2022年10月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年5月30日閲覧。
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- ^スタンフォードの SLAC パレオパラドキシア 、Wayback Machineに 2005 年 8 月 29 日にアーカイブ。SLAC で発見されたパレオパラドキシアの骨を再構成してくれたパノフスキー博士の妻、アデル・パノフスキーに深く感謝します。
- ^ Bergmann, Uwe. 「アルキメデスのパリンプセストのX線蛍光イメージング：技術概要」（PDF）。SLAC国立加速器研究所。2017年5月18日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2009年10月4日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 SLAC 国立加速器研究所に関連するメディアがあります。
- 公式サイト
- SLAC Today 2010年6月21日アーカイブ、 SLACのオンライン新聞、平日発行
- シンメトリー誌、SLACの月刊素粒子物理学誌、フェルミ国立加速器研究所