SLAC国立加速器研究所(当初はスタンフォード線形加速器センターと呼ばれていた)[ 3 ] [ 4 ]は、米国カリフォルニア州メンローパークにある連邦政府資金による研究開発センターである。1962年に設立されたこの研究所は、現在、米国エネルギー省の支援を受け、スタンフォード大学によって運営されている。1966年に建設された全長3.2km (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[ 5 ]があり、電子を20GeV、後に50GeVまで加速することができた[ 2 ]。55
現在、SLACの研究は、シンクロトロン放射光と自由電子レーザーからのX線を用いた原子物理学、固体物理学、化学、生物学、医学における幅広い研究プログラムに加え、素粒子物理学、加速器物理学、宇宙粒子物理学、宇宙論における実験的および理論的研究に重点を置いている。この研究所は、米国エネルギー省科学局のプログラム指導下に置かれている。

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ーパークのサンドヒルロード沿い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側にあります。メインの加速器は長さ3.2km (2マイル)で、世界最長の線形加速器であり、1966年から稼働しています。[ 2 ] : 55 [ 6 ] [ 7 ]

SLACの研究からは、3つのノーベル物理学賞が輩出されている。
1984年、この研究所はASMEの国家歴史的工学ランドマークおよびIEEEマイルストーンに指定されました。[ 11 ]
SLACは、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、1991年12月にホスティングを開始しました。 [ 12 ]
1990年代前半から中頃にかけて、スタンフォード線形衝突型加速器(SLC)は、スタンフォード大型検出器を用いてZボソンの特性を調査した。 [ 13 ]
2005年までに、SLACは1,000人以上の従業員を抱え、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用の粒子加速器と、スタンフォード大学シンクロトロン放射光研究所(SSRL)を運営し、シンクロトロン光放射の研究を行っていた。この研究所は、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2006年のノーベル化学賞につながる研究において「不可欠」であった。[ 14 ]
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適切に表すことと、研究所の名称を商標登録できることなどが挙げられる。スタンフォード大学は、エネルギー省が「スタンフォード線形加速器センター」を商標登録しようとしたことに法的に反対していた。[ 3 ] [ 15 ]
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給される6830万ドルの復興法資金を受け取ることが発表された。[ 16 ]
2016年10月、SLACとスタンフォード大学の共同プロジェクトであるBits and Wattsが「より良く、より環境に優しい電力網」の設計を目的として発足した。SLACは後に、業界パートナーである中国の国有電力会社に対する懸念から撤退した。[ 17 ]
2024年4月、SLACはチリのベラ・C・ルービン天文台にあるレガシー宇宙時間調査(LSST)プロジェクトのための世界最大のデジタルカメラの構築に20年間を費やし、完了した。このカメラは2025年に運用開始された。[ 18 ] [ 19 ]


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 mi )のこの加速器は、2017年に欧州の X 線自由電子レーザーが開設されるまで、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」であるとされていました。 [ 20 ]主加速器は地下9 m (30 ft)に埋設されており、州間高速道路 280号線の下を通っています。ビームラインの上にある地上クライストロンギャラリーは、 1999年にLIGOプロジェクトの 2 つの干渉計が完成するまで、米国で最長の建物でした。上空から容易に識別でき、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。[ 21 ]
元の線形加速器の一部は現在、リニアックコヒーレント光源の一部となっている。[ 22 ]

スタンフォード線形衝突型加速器は、SLACで電子と陽電子を衝突させる線形加速器でした。 [ 23 ]重心系エネルギーは約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です。大学院生のバレット・D・ミリケンは、1989年4月12日にMark 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。 [ 24 ]データの大部分は、1991年に稼働を開始した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に大きく影を潜めていましたが、SLCの高度に偏極した電子ビーム(80%近く[ 25 ])により、Zボソンとbクォークの結合におけるパリティ違反など、いくつかのユニークな測定が可能になりました。[ 26 ]
現在、この装置の南側と北側のアークにはビームが入射しておらず、最終焦点へと繋がっていないため、このセクションはビームスイッチヤードからPEP2セクションへビームを送るために休止状態となっている。

SLAC大型検出器(SLD)は、スタンフォード線形衝突型加速器の主検出器でした。これは主に、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ました。1991年に建設されたSLDは、1992年から1998年まで稼働しました。[ 27 ]
PEP(陽電子プロジェクト)は1980年に運用を開始し、重心系エネルギーは最大29 GeVでした。最盛期には、PEPは5つの大型粒子検出器と6つ目の小型検出器を稼働させていました。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の建設が始まりました。[ 28 ]
1999年から2008年まで、この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であった。PEP-IIは、円周2.2km (1.4マイル)の蓄積リングを2つ備えた電子・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実験の拠点であった。
スタンフォード・シンクロトロン放射光源(SSRL)は、SLACキャンパス内にあるシンクロトロン光利用施設です。元々は素粒子物理学のために建設され、 J/ψ中間子の発見実験にも使用されました。現在は、蓄積された電子ビームから放出される高強度のシンクロトロン放射を利用して分子構造を研究する材料科学および生物学実験にのみ使用されています。1990年代初頭には、この蓄積リング用に独立した電子入射装置が建設され、メインの線形加速器とは独立して動作できるようになりました。

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担っています。このミッションの主な科学的目標は以下のとおりです。
カブリ粒子天体物理学・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に拠点を置くほか、SLACの敷地内にも一部施設を構えている。
スタンフォードPULSE研究所(PULSE)は、SLAC中央研究所内に設置されたスタンフォード大学の独立研究機関です。PULSEは、スタンフォード大学の教員とSLACの科学者がLCLSで超高速X線研究を発展させることを支援するために、2005年にスタンフォード大学によって設立されました。PULSEの研究成果は、こちらからご覧いただけます。
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を部分的に再構築したもので、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に成功しました。[ 29 ]

このレーザーは、従来のシンクロトロン光源の10⁹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、サンプルを破壊する前に、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))[ 30 ] [ 31 ]で、原子の幅に似ており、これまで得られなかった非常に詳細な情報を提供します。[ 32 ]さらに、このレーザーは、フェムト秒、つまり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、サンプルがフェムト秒の時間スケールで爆発するほど高い場合が多いため必要です。[ 33 ] [ 30 ]
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500m(1,600フィート)のトンネルを利用して、4GeVの新しい超伝導加速器と、LCLSの利用可能なエネルギー範囲を拡大する2組の新しいアンジュレーターを追加します。この新しい機能を使用した発見による進歩には、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。[ 34 ]
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、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、ビーム駆動プラズマ加速研究に最適でした。[ 35 ] LCLS-IIの建設のため、この施設は2016年に運用を終了しました。LCLS-IIはSLAC LINACの最初の3分の1を占めています。FACET-IIプロジェクトは、2021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3分の1で電子ビームを再確立しました。
次世代リニアコライダー試験加速器(NLCTA)は、 高度なビーム操作および加速技術の実験に使用される、60~120 MeVの高輝度電子ビームリニア加速器です。SLACのエンドステーションBに設置されています。[ 36 ]
SLACはまた、量子場理論、衝突型加速器物理学、宇宙素粒子物理学、素粒子現象論などの分野を含む、素粒子物理学における理論研究も行っている。
以下の人物がSLACの所長を務めた:[ 39 ]