放射光センター

放射光センター

モットー	「科学的発見への道を照らす」
設立	1968年- 2014年 （1968年） （2014年）
研究の種類	シンクロトロン光源
監督	ジョセフ・ビゾニャーノ
位置	アメリカ合衆国ウィスコンシン州ストートン 42°57′40″N 89°17′26″W / 42.9611°N 89.2905°W / 42.9611; -89.2905
運営機関	ウィスコンシン大学マディソン校
Webサイト	翻訳：

シンクロトロン放射センター（SRC）はウィスコンシン州ストートンにあり、ウィスコンシン大学マディソン校が運営する国立シンクロトロン光源研究施設であり、アラジン蓄積リングを運用していた。1968年から1987年まで、SRCはシンクロトロン放射の生成に特化した最初の蓄積リングであるタンタラスの本拠地であった。^[1]

1953年、15の大学が中西部大学研究協会（MURA）を設立し、中西部に建設される高エネルギー陽子 シンクロトロンの推進と設計に取り組みました。大型加速器を建設する目的で、MURAはウィスコンシン大学マディソンキャンパスから約10マイル（16km）離れたウィスコンシン州ストートン近郊に、平坦な石灰岩の基盤を持つ適切な土地を購入しました。

MURA の最初の加速器は 45 MeV シンクロトロンで、主に放射線防護の目的でコンクリートの地下「金庫室」に建設されました。240 MeV で動作する小さな電子蓄積リングは、高電流を研究するための試験施設としてエド・ロウと協力者によって設計され、このリングの建設は 1965 年に開始されました。しかし、1963 年にジョンソン大統領は 、次の大型加速器施設を MURA の敷地内ではなくイリノイ州バタビアに建設することを決定しました。これがフェルミ国立加速器研究所となりました。1967 年、MURA は蓄積リングが未完成のまま資金援助も受けられず解散しました。^[2]研究者たちは運命 (および政府の支援者) にからかわれていると感じ、この装置を、果物の木の下に立ち、果物が手に入らないという永遠の罰で有名な神話の人物タンタロスにちなんで名付けました。 ^[3]

1966年、240MeVリングからのシンクロトロン放射の特性を調査していた国立研究会議の小委員会は、分光法のツールとしてリングを完成させることを推奨しました。米国空軍科学研究局に提案が承認され、リングは1968年に完成しました^[2]。これはシンクロトロン放射の生成に特化した最初の貯蔵リングでした^{[1] 。}

MURAの廃止に伴い、施設を運営するために新しい組織であるシンクロトロン放射センター（SRC）が設立され、ウィスコンシン大学が管理するようになりました。^[2]

タンタロスの円周は9メートル（30フィート）強で、エネルギーは240MeV、臨界エネルギーは50eVをわずかに下回っていました。1968年3月に最初の蓄積ビームが実現しました。初期の運用は非常に困難で、使用可能なビームは週に約5時間のみで、電流は1mA未満でした。最初のユーザーは3つのグループで、利用可能な1つのビームラインで交代で市販のモノクロメータを使用しました。^{[2] 1968年8月7日、}シカゴ大学のウルリッヒ・ゲルハルトが1100-2700Åの波長範囲でCdSの反射と吸収の同時測定を行い、この最初の専用蓄積リングベースのシンクロトロン放射施設で最初のデータが生成されました。^[4]

1972年に建物は拡張され、新しいビームラインが設置され、1973年までにポートは10個になり、ビーム電流は最大約50mAになりました。1974年には、それまで使用されていた元のMURA加速器に代わる新しいインジェクターである40MeVマイクロトロンがインジェクターとして設置され、1年以内に電流は150mAを超え、通常は1週間に30時間以上のビームが照射されました。1977年には、260mAの蓄積ビームが達成されました。1974年10月、国立科学財団が空軍から資金提供を引き継ぎました。

初期のモノクロメータは、シンクロトロンで使用するには欠点のある市販の機器でした。SRC は、シンクロトロン放射のユニークな特性を利用し、独自の機器を持たないユーザーがビームラインを利用できるようにするための機器開発プログラムを開始しました。このようなユーザーは「一般ユーザー」と呼ばれ、独自のビームラインを持つグループは参加研究チーム (PRT) と呼ばれました。^[2]このモデルは他の施設でも広く使用されるようになり、PRT は協力アクセス チーム (CAT) や協力研究グループ (CRG) とも呼ばれています。PRT は米国の施設で米国の科学者によって広く使用されていましたが、2010 年までにやや不評になりました。しかし、ヨーロッパの CRG は、柔軟なアクセスの重要な手段として残っています。^[5]

タンタラスでは20年間にわたり、何百もの実験が行われ、現在でも使用されている多くのシンクロトロン技術の試験場となっていました。現在のシンクロトロン施設は非常に大規模になることがありますが、タンタラスはそうではなく、1972年の拡張後でさえ、その小さな建物は機器と研究者で混雑していました。ユーザーは非常に狭い場所で作業し、施設の相対的な孤立と相まって、近さからアイデアの相互交流は避けられませんでした。雰囲気はオープンで、友好的で、くつろいだものでしたが、身体的には特に快適ではありませんでした。ある洗面所の暖房システムが機能しなかったため、ユーザーは配管の凍結を避けるためにドアを大きく開けたままにしていました。誰かがユーザーにこのポリシーを警告する看板を掲示した後、各人がメッセージを自分の言語に翻訳する国際的なコンテストが始まりました。この看板のコピーは、タンタラスの国際的な影響力の高まりの証拠として、NSFの資金援助要請の一部として含まれていました。

初期の研究は光学分光法が主流でした。1971年にIBMの研究グループがタンタロスを使って最初の光電子スペクトルを生成しました。これは研究ツールとしての光電子分光法の発展における画期的な出来事でした。放射の調整可能性により、研究者は物質の基底状態の電子特性を解明することができました。1970年代半ばには、リングからのビーム電流が増加し、角度分解光電子分光法に十分な強度レベルが得られ、ベル研究所とモンタナ州立大学の共同グループが最初の実験を行いました。実験技術として、角度分解光電子分光法は急速に発展し、凝縮物質物理学に重要な概念的影響を与えました。気相分光法はSRCのもう一つの成功した分野で、希ガスの初期の吸収研究から始まりました。^[6]

新しいアラジン蓄積リングの稼働に伴い、タンタラスは1987年に正式に廃止されたが、1988年の夏には原子および分子の蛍光実験のために6週間稼働した。蓄積リングは1995年に解体され、リングの半分、RF空洞、元のビームラインの1つは現在スミソニアン協会に保管されている。^[2]

1976年、SRCはNSFに、1keVを超えるエネルギーのVUVおよび軟X線放射の強力な源として750MeVの蓄積リングの提案を提出した。この提案されたリングはアラジンと名付けられた。 ^[7]新しいリングの資金は、NSF、ウィスコンシン州、およびウィスコンシン同窓会研究財団（WARF）から得られた。最終的な設計は、円周89メートル（292フィート）の4つの直線セクションの1GeVリングであり、一部のコンポーネントの建設は1978年に開始された。施設を収容する新しい32,000平方フィート（3,000 m ²）の建物の建設は1979年4月に開始された。最初の蓄積ビームの当初の目標日は1980年10月であった。^[8]

アラジンの建設段階は1981年に終了したが、1984年後半までにSRCは施設の試運転を完了することができず、最大蓄積電流は2.5mAで、有用な光強度を提供するには少なすぎた。プロジェクトを検討していた加速器の専門家は、2,500万ドル（2023年の7,332万ドルに相当）の費用でブースターシンクロトロンを追加することを推奨した。1985年5月、エネルギー省のL・エドワード・テンプルによるレビューで、困難を解決するまでさらに調査期間を設けることを推奨された後、NSFのエリック・ブロック所長は、アップグレードだけでなく、アラジンの運用に対する資金提供の継続も拒否することを決定した。^{[9] SRCは、タンタラスに対する既存のNSF資金とWARFからの資金で運営を継続した。ウィスコンシン大学は、アラジンへの資金提供は1986年6月までしか行わないことを明確にし、学内では}「ポーリンの危難」と呼ばれた状況であった。これらの出来事と並行して、機械の性能を制限する技術的な問題が解決され、NSFの資金提供の撤回決定から3か月後には40mAの電流が達成された。1986年7月までにこの値は150mA以上に上昇し、NSFの資金提供が再開された。^[10]

全米科学財団の資金援助は2011年に停止した。^[要出典]ウィスコンシン大学は、新たな資金が求められる間、2013年6月まで施設を運営し続けるためにSRCに200万ドル（2023年には271万ドルに相当）を提供した。最大の予算削減は、教育、アウトリーチ、外部ユーザーへのサポートだった。2012年1月までに、施設は退職や解雇によりスタッフの約3分の1を失った。^[11] 2014年2月、施設長はセンターを閉鎖すると発表した。^[12]最後のビームランは2014年3月7日に完了し、その後、機器の解体と廃棄のプロセスが始まった。^[13]

2011年に完了したプロジェクトでは、SRCに関連する口述歴史と歴史文書が収集されました。これらはウィスコンシン大学マディソン校のアーカイブに保管されており、一部の資料のデジタル化されたコピーはオンラインで入手できます。^[14]

1973年、タンタロスを保管していた金庫室の拡張工事が行われていたが、施設でのピクニックの最中に暴風雨が襲い、金庫室が浸水し始めた。モンタナ州立大学のジェリー・ラペイアは、研究所のトラクターを使って土塁を築き、水を迂回させた。彼の尽力により、当時の所長ロウは「研究を進める上で最大の障害に遭遇し、それを克服した者」に贈られるGJラペイア賞を毎年創設した。このトロフィーはタンタロスを象った八角形の台座と、洪水前の研究所でのピクニックでもらったビール缶、そしてコンクリートの「雨粒」が上に載っていた。^[15]

• 公式サイト
• SRC歴史プロジェクトデジタルアーカイブ