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2011/05/24

ILC NewsLine 2011年5月12日号

 

ILC NewsLine 2011年5月12日号　[英文記事]

■ディレクターズ・コーナー

加速器物理学者になるには

（How to become an accelerator physicist）

Barry Barish | 12 May 2011

第6回国際リニアコライダースクールのポスター。

2011年11月6日～17日まで、第6回国際リニアコライダースクールが開催される。国際共同設計チーム（GDE）は過去5回開催されたスクールを後援し、講師を派遣して来た。今年のスクールのテーマは、ILC、コンパクトリニアコライダー（CLIC）研究、ミュオン・コライダーなどのテラ電子ボルトスケールのレプトン・コライダー関連の加速器科学だ。若手物理学者、特に、加速器科学分野へのキャリア転向を考えている物理学者の参加が期待されている。

2010年に参加した学生の研究関連分野

 

加速器物理コースの博士号の取得課程をもつ大学は少ない。そのため、ほとんどの加速器物理学者が加速器科学に興味を持ったのは、大学での勉強を終えてからだ。加速器スクールは、加速器科学分野に興味のある学生に、専門的な学習機会を提供するものだ。次世代のレプトン・コライダーの実現に向けて推進されている研究には世界の主要な加速器物理学者の多くが参加しており、取り組みがいのある課題や技術がたくさんある。
2010年の参加学生が将来の衝突型加速器計画に参加する意思があるかのアンケート結果

 

世界的に素粒子物理学の後進育成が喫緊の課題であり、リニアコライダー加速器スクールはこのニーズに対応するものだ。また、医学や産業応用など、加速器技術を広範な分野で応用できる専門家の育成も目的としている。このスクールは、世界各国の大学院生、博士研究員、若手研究者が参加可能だ。また、加速器科学への転向を検討している研究者の参加も歓迎している。
スクールのカリキュラムカリキュラムは、より専門的な学習をしたいと考えている過去のスクール参加学生の再度の参加にも対応している。スクールで取りあげられるテーマは、現在注目されているリニアコライダーの加速器科学に関するトピックスで、様々な専門家らが講義を担当する。夕方には質疑応答セッションも設定されている。
今年のスクールの主なテーマは、以下のものだ
  • テラ電子ボルト（TeV）スケールの次世代レプトン・コライダー（ILC、CLIC、ミュオン・コライダー）の概要
  • ビーム源、ダンピングリング、ライナック、ビーム収束システムの加速器物理
  • 超伝導高周波（RF）技術、常伝導RF技術、低レベルRF、大電力RF、ビーム計測

11日間のスクールプログラムには、研究所見学や試験なども含まれている。最初の2日間は、次世代レプトン・コライダー（ILC、CLICとミュオン・コライダー）の入門講座である。この後６日間は、加速器科学とRF技術の2コースの選択科目から1つを選んで勉強する。

 

2010年のリニアコライダースクールの講義を受ける学生ら。
ILC GDEディレクターのBarry Barish氏は、過去数年リニアコライダースクールで講義を行い、参加学生の資質とスクールの学習環境に感銘を受けたと言う。バリッシュ氏は今年のスクールにも再び講師として参加し、初日の導入セッションで、なぜTeVスケールのレプトン・コライダー研究を推進するのか、またそこで行う物理学研究を行うために必要な加速器の性能について講義を行う予定だ。その他の講義も、各分野の専門家が講師を務めており、このスクールは学生たちにとって、一流の研究者から直接学ぶ貴重な機会になっている。

毎年多くの応募者があり、書類選考等で選ばれた約７０名の優秀な学生が参加している。今年のスクールは、現在参加者を募集中。Webサイトから応募できる。
■世界の各地より
KEKより：震災によるKEKの被害状況と今後の復旧に向けて
（News from KEK:Damage caused by the recent earthquake and recovery prospects）
 
Suzuki5

鈴木 厚人　機構長
2011.05.09
 
このたびの大震災に際して、世界各国の研究者や研究所の多くの方々から、心温まるご支援と励ましのメッセージを戴きました。心から感謝とお礼申し上げます。高エネルギー加速器研究機構（KEK）は一日も早くもとの活気ある研究機関に復活すべく、全力を挙げています。皆様からの強い応援は、この困難な時期を乗り越える大きな勇気と活力の源となっております。
 
KEKのつくばと東海キャンパスは、震源地から約300km以上も離れていたにもかかわらず、震度６の大きな揺れに見舞われ甚大な被害を受けました。
 
つくばキャンパスでは、加速器、測定器、そして、それらの周辺機器が落下や破損しました。さらに、特高受電や分電装置、貯水タンク、周辺道路等の基盤施設・設備にも被害が及んでいます。現在は応急修理によって、それらの機能の一部が回復している状態です。一方、海岸地帯の東海キャンパスにあるJ-PARCは、かろうじて津波の被害から免れました。しかし、道路の陥没や亀裂、施設建物の一部崩落などの被害が出ています。地下に設置されている加速器や測定装置には、幾多の漏水や破損などがあるものの、今のところ大きな被害は報告されていません。両キャンパスの被害状況は、目視による検査を終了し、部分通電や通水による詳細検査に移行しました。被災状況の写真は次の一覧図及びPDFファイルに載せてあります：
      ・被災施設一覧図
      ・KEK被害状況（PDF：2.6MB）
      ・J-PARC被害状況（PDF：881KB）
 
KEKの現時点での最優先事項は、大学共同利用機関、かつ世界の最先端加速

器科学研究機関として、できる限り早期の研究活動の再開にむけた全施設・設備・装置の復旧にあります。つくばでは、線型加速器と放射光施設の復旧に全力を尽くし、5月または6月中に調整運転を行い、それと並行して準備が整い次第、秋以降の利用実験を開始する予定です。SuperKEKBの建設を遅らせることなく、スケジュール通りに進めることも、最優先事項の一つです。幸いにも、KEKB加速器とBelle測定器の被害が比較的少なかったため、明るい見通しを持っています。国際リニアコライダーやエネルギー回収型線型加速器等の先端加速器開発の研究活動再開も、5月中を目標にしています。J-PARCでは、しばらくの間、全施設・設備・装置の被害箇所の詳細検査、修
復、復元に全力を挙げ、遅くとも年内にはこれらを全て終了させて、来年1月からの利用研究再開を目指します。下記の図は復興プランをまとめたものです。
 
これまでの多くの方々からの大いなる、そしてたゆまぬ励ましに支えられて、KEKは被害調査の段階から、復興作業に主力が移ってきました。全職員は不退転の決意を持って、KEKの復興と新しい KEKの創設にまい進します。重ねがさね、皆様のご厚誼に感謝いたします。


■特集記事

デジタルハドロンカロリメータの性能向上

（The DHCAL expansion）

Leah Hesla | 12 May 2011

CALICE共同研究グループのデジタルハドロンカロリメータのテール・キャッチャーとミュオン飛跡検出器。アブソーバー・プレートは、後ろより、前にあるものの方（写真左）が細い。画像：Jose' Repond氏

昨年から試験が行われている「デジタルハドロンカロリメータ（DHCAL）」に新たな検出層が付加された。この検出層は測定器の前部と後部の両方に設置され、粒子シャワーの全体像の把握に役立つと言う。

DHCALスポークスパーソンを努めるJose' Repond氏（米アルゴンヌ国立研究所）によれば、DCALの読み出しチャネルの数は、490,000。これは欧州合同原子核研究機関（CERN）の大型ハドロンコライダー（LHC）の測定器である「ATLAS」と「CMS」の2台の読み出チャネル数を合わせたものより多い。ATLASやCMSは3階建てのビルに相当するほど大型な測定器だが、DCALはわずか数立方メートルという小ささだ。

130,000チャネルのテール・キャッチャーとミュオン飛跡検出器（TCMT）が、新たにDHCALの後方に設置された。これにより、これまでの2倍のハドロンシャワーが測定できるようになった。
TCMTの13平方メートルの層を新たに付け加えることで、素粒子反応によって生成されるパイ中間子シャワーのテールエンドを捕らえることができるようになる。これは、これまでのDHCAL測定器では取りこぼしていた部分だ。ハドロンシャワーのふるまいは不規則であることから、シャワーのテールエンド（最終形態）を調べることは重要な意味を持っている。
CALICEカロリメータで最近取得された、FTBFのビームを使って生成された32ギガ電子ボルトのパイ中間子の測定データ。右上図は、DHCALの主要部であるTCMTと電磁カロリメータ。赤と青の点は、ECAL区域のエネルギーを示す。DHCALでは、パイ中間子シャワーは黒い点で示され、テールの軌跡はTCMTでまばらな点として表される。左上：正面図。右上と左下：平面図。右下：4分の3図。画像：Daniel Jeans氏

TCMTの『MT』は、『ミュオン飛跡検出器』である。ミュオンは、物質中を通過する時、例えば高密度の鉄の塊の中を飛ぶときでさえも、相互作用しないことが多い。また、エネルギー非常にゆっくりと減少するのが特徴で、このようなふるまいをする粒子がミュオンとして検出されるのだ。
また、10,000の読み出しチャネルの電磁カロリメータ（ECAL）も、新たに測定器の全面に設置された。これは光子と電子の衝突のエネルギーを測定する機器。電子レンジ程度の大きさのECALは、電磁シャワーとハドロンシャワーのはじまりを測定する役割を担っている。

研究チームは4月初めにこれら２つの新しい機器の追加を完了した。今後、測定器の試験や微調整を続け、衝突ビームのエネルギーを増加させる予定だ。

測定器研究の次世代の研究については、今後のILC NewsLineをご覧下さい。

■カレンダー
今後の会議、ミーティング、ワークショップ
今後のスクール

■ニュース記事

■アナウンス

◇arxiv preprints

  • Nu-Two Higgs Doublet Model and its Collider Phenomenology
  • Top quark pair production via e+e- collision in the littlest Higgs model with T-parity at the ILC
  • A new CP violating observable for the LHC

■今週のイメージ

インドの元大統領Fermilabで講演

画像：Reidar Hahn氏

Fermilabで 講演する、インドの元大統領A.P.J. Abdul Kalam氏。

 

 

投稿情報: 2011/05/24 カテゴリー: ILC NewsLine |

2011/05/23

ILC NewsLine 2011年5月5日号

ILC NewsLine 2011年5月5日号　[英文記事]

ILC NewsLine特集号

(ILC NewsLine special issue)

超伝導100周年

（Happy 100th Anniversary, Superconductivity

 今年は「超伝導」が発見されてから百年となる記念の年だ。この超伝導の特性を使って、加速器はビームを絞り込み、そして曲げ、宇宙の最も基本的な原理を探求する。超伝導なしには、巨大コライダーはほとんどありえない話だろう。今号は、100年前に発見されたこの魅力的で奇妙な現象について特集する。

 

■世界の各地より

バルク・ニオブになりすます

（Impersonating bulk niobium）

薄膜を作る、ジェファーソン研究所の科学者ら

Leah Hesla | 5 May 2011

超伝導高周波電力は、空洞の内面のほんの皮一枚の部分にしか作用しない。これを利用して、高い性能をもち、低コストの加速空洞を作るに取り組んでいる加速器科学者がいる。

米国ジェファーソン研究所（JLab）の科学者は、ニオブの薄膜を金属の表面に貼付ける技術の研究を進めている。この電子サイクロトロン共振（ECR）による金属層付着手法により、表面に薄い層を施すことで、あたかも実証済みの「ニオブの塊」から作られた空洞と見まがう性能を実現できるという。

電子サイクロトロン共振を経たエネルギー凝縮のための真空パイプ。真空パイプは、中心でコイル構造を示すために開いている。ニオブ原子は、電子によりコイル内部に電離される。イオンが沈澱する基質は、コイルの一端に置かれる。画像：Anne-Marie Valente-Feliciano氏

ニオブ塊からつくられた空洞と同等の性能を持つ空洞を実現できれば、高価なニオブ空洞は不要となる。ニオブ薄膜を使えば、比較的安価な銅やアルミニウム製の空洞が、ニオブ製の空洞に取って代わる可能性があるのだ。Ron Sundelin氏とGenfa Wu氏（現在アルゴンヌ国立研究所）と、JLabの超伝導RF（SRF）科学者である、Larry Phillips氏によれば、ニオブ層を使うのは、おそらく最も低コストの加速空洞の製造法だという。この研究は90年代後半から始められていたが、最近配分された予算によって研究が加速している。

コスト削減の重要なポイントとなるのが、ニオブ薄膜層の原子構造である。超伝導状態の金属表面で電子をスムーズに走らせるためには、下層にあるニオブと他の金属の混合物の原子による妨げを防ぐ必要がある。電子をピンボールマシンのボールに例えると、混合物の原子が、ボールがぶつかって跳ね返る「ピン」の部分のようなものだ。これらの「ピン」は空洞の性能を損ねるため、制御することが必要だ。ECR法は、これが可能だという。

真空チェンバーの中で、加速した電子ビームを固体ニオブのターゲットに照射する。すると、ニオブは瞬間的に加熱されて蒸気となり、さらに電離してプラスの電気を帯びる。このニオブ原子の蒸気が、マイナスの電気を帯びた基板に引っ張られ、その上に堆積して薄膜を生成するのである。堆積の仕方は、ニオブ蒸気の持つエネルギーと、基盤の温度によって決まって来る。

ニオブ蒸気を完全に電離することができることが、ECRの特徴だ。他の手法では、わずかな原子しか電離されない。また、ニオブ原子の蒸着パターンを制御することも可能だ。

ECRを預けられた薄膜（上）と彼らの基材（銅、酸化マグネシウム、サファイヤ）（下）のサンプル。
画像：Anne-Marie Valente-Feliciano氏。
薄膜の最適な原子の構造は、電子散乱を最小に抑えることのできる構造である。ECR法はこの構造をつくるのにも好都合だ。

ECR法は、他の蒸着法で使われるような「反応性ガス」を必要としない。また、ニオブ蒸気は、高真空の環境で基盤上に堆積していくため、不純物が混ざる可能性はほとんどないのだ。また、ニオブの原子を基盤に引き寄せるのがガスではなく、電場だということもECRの利点である。ニオブ原子は垂直に基盤上に「着陸」し、ほぼ隙間無く基盤を埋めていくのだ。

しかし、異なる金属の間には原子構造の不適合が存在する。最適のニオブ層を実現すべく、JLabの科学者は基板材料や結晶構造、温度やエネルギーを変えて様々な実験を行ってきた。

常温の電気比抵抗と、極低温下（絶対温度4.2度：約マイナス269℃）での電気比抵抗を比較した数値は「残留抵抗比(RRR)」と呼ばれている。金属の純度評価の指標としてひろく使われており、この数字が大きいほど純度が高いとされる。Jlab で行われたサファイアの基盤上にECR法でニオブ層を蒸着させる実験では、RRRの数値が10から450まで改善されるという有望な結果が出ている。

このニオブ薄膜の空洞への実応用にはまだ数年を要すると考えられているが、JLabの研究者はスケジュールを前倒しにすべく研究をすすめている。現在、ニオブ薄膜蒸着の異なる手法についての調査が行われており、さらに、実験単セル空洞への薄膜蒸着システムの設計も計画されている。

アルゴンヌ国立研究所で研究されている薄膜蒸着についてはこちら。

[英文記事]

DESY in FORUMより：抵抗なし

（From DESY inFORM：No resistance）

100年前に発見された超伝導

研究所で仕事を始め、数多くの実験を行っているうちに、全く想定外の結果が出る。細かい部分が予想と食い違っているのだ。くり返し実験を行った結果、その「想定外」が実は事実であることが判明する　—科学者の人生を生きがいのあるものにする感動の瞬間だ。オランダの物理学者、Heike Kamerlingh Onnes氏も、1911年4月8日にそんな経験をしたかもしれない。

Onnes氏の当初の研究の目的は、気体の特性を調べることだった。研究を進めるうちに低温環境での物理現象に興味を抱いたOnnes氏は1908年に初の液体ヘリウム生成に成功した。1911年4月8日、水銀を冷却し、超低温での電気的性質の分析を行っていた時のことだ。絶対温度4.19度の時点で予想外の現象が起きたー水銀の電気抵抗が突然消滅したのだ。超伝導現象が発見された瞬間だ。Onnes氏は他の金属でも実験を行い、いくつかの金属において同様の現象が起きることを発見した。

役に立たないもの、と思われていたこの奇妙な現象は、今日、エネルギー分野から医療分野まで幅広い範囲で応用されている。金属だけではなく、セラミックや有機物にも超伝導体があることがわかってきた。最近では、非常に高い転移温度（超伝導が始まる温度）を持つ材料も発見されている。

超伝導は、加速器にも応用されている。ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）は、長く超伝導技術開発を行っている研究所のひとつだ。HERA加速器では、陽電子リングに強力な超伝導電磁石が使われており、電子ビームを加速する試験用超伝導空洞も設置された。DESYは、TESLA型空洞の研究開発を通じて、超伝導技術を確立し、純ニオブ製の9セルの空洞構造は、DESYの試験施設FLASHで、欧州XFEL計画で、そしてILCで採用されているものだ。

20世紀初めに、今日の科学に大きな影響をもたらした数多くの発見がなされた。1911年は、超伝導が発見されただけではなく、ニュージーランドの物理学者Ernest Rutherford氏が、金箔にアルファ線を当てる実験から革新的な原子モデルを提唱したのもこの年だ。翌1912年には、Max von der Laue氏らが、今日の光子科学の基礎である、初のX線回折実験を行っている。

現在は見向きされることもなく、全く役に立たないと思われている発見が、100年後にどう化けるか？それは誰にもわからない。

[英文記事]

■ディレクターズ・コーナー

超伝導100周年 

（One hundred years of superconductivity）

Barry Barish | 5 May 2011

液体ヘリウム温度での超伝導高周波空洞の略図

1911年、Onnes氏は、固体水銀の比抵抗率が突然4.19K以下でゼロになると述べた。

今年は「超伝導」が発見されてから100周年の年である。1911年、オランダのライデン大学で行われた実験で、Heike Kamerlingh Onnes氏は、絶対温度4度（４ケルビン）以下に冷却した時に、水銀の比抵抗率がゼロになるのを発見した。Onnes氏はこの功績からノーベル物理学賞を受賞している。超伝導は、現代の素粒子加速器における中心的技術だ。

物理学で学の基本公式の1つが、オームの法則（V = IR）である。ある材料、例えば電子回路のワイヤを通る際の電圧の降下は、加えられた電流の大きさと物質の電気抵抗に比例する。つまり、抵抗がゼロなら、電圧は下がることが無い。これが「超伝導」と呼ばれる、極低温で起きる特殊な状態である。

Onnes氏の研究の目的は、絶対零度に近づいた時の材料のふるまいを理解することだった。確かめたかったのは、絶対零度の時点で、果たして抵抗はゼロになるか？ということだ。材料の抵抗は金属中のイオンによる電子の散乱によって起こるということは周知であった、問題は散乱の振幅が、抵抗がゼロになるまで減少するのか、また、電子の稼働性も同様に減少するのか、ということであった。ケルビン卿の仮説は、絶対零度で伝導率は0となるというものであった。仮説が正しければ、抵抗はある値まで減少し続け、0度で無限大になるはずだ。
1906年、Onnes氏は世界で初めて液体水素を開発。このことにより、14ケルビンでの実験が可能になった。実験の結果、抵抗の減少は線形に表れていたが、だんだんと減少の程度が下がっていくようにも見えた。ケルビンの予測が正しいようにも、そうでないようにも見える結果だったのだ。金属の純度もまた、抵抗に影響した。1908年に、Onnes氏は４．２ケルビンまで冷却して、液体ヘリウムを作ることに成功した。液体ヘリウムは、現在でも加速器の電磁石、磁性共振イメージング、他の応用に冷却剤として使われている。1911年、この液体ヘリウムを用いて超伝導の実証実験を行い、オネス氏は2年後に、ノーベル賞を受賞することになる。
LHC超伝導磁石の倍口径の電磁石構成。

超伝導磁石は、現代の衝突型加速器の実現を可能にする技術だ。粒子ビームをを曲げるために使われている。超伝導磁石は非常に強い磁場をつくることができるため、従来の電磁石よりも使う電力が少なくてすむ。LHCの２７キロメートルに及ぶ加速器トンネルには、最高8.4テスラの磁場を作ることができる1,232台の超伝導二極磁石マグネットが配置されている。LHCの高性能の粒子検出器にも、強い磁場を作る巨大な超伝導磁石が使用されている。

LHCのCMS実験に使われる巨大な超伝導ソレノイド電磁石。
加速器と粒子測定器は、超伝導技術から大いに恩恵を受けている。加速器研究もまた、超伝導技術開発をさらに推進するために一役買ってきた。この20年の間に超伝導磁石の運転加速勾配は２倍に向上している。ILCの超伝導加速空洞の設計は、DESYで開発された1メートル長の9セル・ニオブ空洞がベースになっている。ニオブ空洞の加速勾配には理論的な上限があり、1メートルにつき40～50メガボルトがリミットだ。ILC用に大量生産される空洞の設計は35MV/m（1メートル当たり35メガボルト）を基準にしており、運転時の加速勾配を31.5MV/mに設定している。この数字もまた、10年前の運転加速勾配のおよそ2倍となっている。
■特集記事

CERN Courierより：裏話：超伝導の発見

(From CERN courier:Inside Story: The discovery of superconductivity)

Dirk van Delft氏とPeter Kes氏が、を語る。超伝導発見の裏話−この世紀の発見はLHCなどの粒子加速器で今日使われている強力な電磁石の開発を可能にした技術だ。

100年前、1911年4月8日に、ライデン低温研究所のHeike Kamerlingh Onnes氏とその研究チームは、超伝導現象を世界で初めて観察した。U字形の毛細管７本の中の水銀は、絶対温度4.19度になると、突然電気抵抗を失ったのだ。

超伝導の発見は偶然の残物だったかもしれない。しかし、一連の実験はライデン研究所で推進されていた、良く練られた研究プログラムの一部だったのである。低温環境下での金属の電気抵抗に関する研究は、実用面でも、理論面からも興味深いものだった。実用面では「抵抗温度計」の開発が挙げられる。金属の電気抵抗は温度とともに規則正しく増加する。これを利用して温度を測る温度計がつくられた。当時、絶対零度になると金属の電気抵抗はどうなるか、理論的な論争があった。Paul Drude氏は1900年に、気体運動論を応用して、極低温化では金属中の電子の運動を妨げるものがなくなるため、電気抵抗はゼロに近づくという予想をしていた。一方で、ケルビン卿は、電子が凍って動けなくなり、電気抵抗は無限大になると主張していた。

1906年に、液体酸素を使った実験が開始された。Onnes研究室の学生であったJacob Clay氏らは、液体酸素で冷やすことが出来る「絶対温度14度」まで金とプラチナを冷却した。温度が下がるに従って金属の抵抗も低下した。注目された結果は、温度の低下とともに、電気抵抗の減り方に鈍りが生じていることだ。1908年7月10日には液体ヘリウムの生成に成功。これによって一気に絶対温度１度という極低温まで冷やすことが可能になった。この実験で、どんどん冷却していくと、電気抵抗の減り方の鈍りがもっと顕著になり、最終的には温度に関係なく一定の数値になることが明らかになった。これは金属の純度と関連があり、金やプラチナの純度が高ければ高いほど、この温度が低くなることもわかったのである。
次の実験の材料として選ばれたのは水銀である。水銀を選んだ理由は、蒸留することで非常に高純度にすることができるからだ。ライデンのガラス職人Kesserling氏がつくった素晴らしいガラス製の毛細管が、液化装置の横のヘリウムクライオスタットに設置された。この実験の目的は、液体ヘリウムの移送システムの試験であった。1911年4月8日、に行われた歴史的な実験では、Kamerlingh Onnes氏とGerrit Jan Flim氏（低温研究所長であり、器具作りの名手）が、低温実験装置の据付け責任者をつとめていた。ガス温度計を使って温度測定を行ったのは、Cornelis Dorsman氏。水銀と金の電気抵抗を測定するための反照検流計は、ポンプからの振動も影響を受けないよう十分に距離を置いたうえ、防振台の上に設置された。検流計のモニターを担当したのはGilles Holst氏。実験中のコミュニケーションには「伝声管（離れた場所を管でつないで話すことができるようにする簡易装置））が使われた。これらの実験の結果は、実際に、水銀の抵抗がゼロまで下がる、ということが確認されたのだ。
1912年12月Onnes氏は、スズと鉛が、それぞれ3.8Kと7.2Kで超伝導になることも発見した。これで、スズや鉛のコイルで容易に実験できるようになり、デリケートな水銀毛細管の実験をする必要はなくなった。
超伝導発見のインパクトは大きかった。コンパクトで、強力な超伝導磁石はまさに良い例だ。今世紀始めには早くも、Jean Perrin氏が液体窒素を使って冷やす銅線の電磁石を提案したのだ。
1913年の秋にシカゴで開かれた第三回国際冷凍会議でOnnes氏は、再び超電磁石に関する問題を提起した。Onnes氏は、100,000ガウスの磁場は、直径30cmのコイルで実現できるとし、さらに必要となるヘリウム冷却施設についても比較的低コストで建設が可能だと発表した。「実験科学が加速度的に発展することは必至であり、近い将来に実現できる技術であると確信しています」
ニオブチタン・ワイヤーの開発によって、1960年代になってようやく強力な超伝導磁石が実現した。この磁石は高い閾値電場、大きな電流密度、9Kの転移温度（TC）を持つもので、標準的な超伝導磁石とされるものだ。MRI検査のスキャナや現代の加速器の偏向電磁石として、いまでもこの種の電磁石が使用されている。

• www.museumboerhaave.nl/nl/superconductivity.

■超伝導-役に立つソース

超伝導入門

超伝導百周年
超伝導百周年を祝して、2011年末まで100の論文が無料で読める。

La supraconductivité dans tous ses états
Un site interactif sur la supraconductivité

あらゆる形態の超伝導
超伝導に関するインタラクティブ・サイト

NISTオンライン量子電圧標準博物館
米国国立標準技術研究所による量子電圧標準の歴史

メディアに取り上げられた超伝導

世界中の報道機関は、1911年4月8日にHeike Kamerlingh Onnes氏の発見によって実現した、素晴らしい成果を振り返った。

from BBC
18 April 2011
25年前に熱狂した超伝導体
超伝導は、今月100周年を迎えた。そして、それを身近にする方法は今週25周年を迎える。しかし、超伝導の仕組みは、いまも謎のままである。

from Scientific American
8 April 2011
絶対的ヒーロー：Heike Onnesの超伝導の発見から百周年　[スライド・ショー]
抵抗なく電気を伝導する材料を発見てから1世紀後。しかし、その応用は期待に反して限定的だ。その状況も、変わろうとしているかもしれない。

from Science
8 April 2011
超伝導に関する考察あれこれ：移動祝祭日
1911年4月8日、物理学者Heike Kamerlingh Onnesは「水銀はほぼゼロ」と、ノートに走り書きしたとき、年代を「1910年」と間違えた。その謎めいたフレーズは、おそらく材料の物理学で最も重要な発見を表している。

from physicsworld.com
6 April 2011
最小の抵抗への道をたどる
100年前の発見以来、私たちは超伝導の理解を深めて来たが、それは決して易しいものではなかった。

from Nature
1 April 2011
とってもクールな誕生日
超伝導は百周年を迎えたが、今日、これまでより活発に研究が進められている分野でもある。いろいろな物質の研究から、ヒッグス粒子発見に向けた競争まで、超伝導は今でも刺激的な研究対象である。

■ニュース記事

  • from New Scientist
    03 May 2011
    スイス、ジュネーブ近郊にある、欧州合同原子核研究機関（CERN）で陽電子減速器（ALPHA）に取り組んでいるチームは、1000秒間に、これまでよりおよそ10,000倍高い反水素の原子を貯蔵した。
  • from Fermilab Today
    2 May 2011
    10年前、ミュオンコライダーを作るのは、ほぼ不可能だと考えられていた。現在、FermilabのMuCool試験エリアで、ミュオンコライダーのいくつかの重要な要素の試験に向け、一歩前進した。

■カレンダー

今後の会議、ミーティング、ワークショップ

今後のスクール

View complete calendar

■プレプリント

◇arxiv preprints
  • CALICE Report to the DESY Physics Research Committee, April 2011
  • Anomaly Puzzle, Curved-Spacetime Spinor Hamiltonian, and String Phenomenology
  • Anomalous single production of fourth generation t’ quarks at ILC and CLIC
  • Measuring the top Yukawa coupling at the ILC at sqrt(s) = 500 GeV

■タグ・クラウド

 

投稿情報: 2011/05/23 カテゴリー: ILC NewsLine |

2011/05/11

ILC NewsLine 2011年4月28日号

ILC NewsLine 2011年4月28日号　[英文記事]

■世界の各地より

ニオブ"めっき”の加速空洞

（A conformal approach to cavity coating）

Leah Hesla | 28 April 2011

現在、米アルゴンヌ国立研究所の科学者が取り組んでいるのが、「ニオブ鍍金空洞」の研究開発だ。安価な金属でつくった加速空洞の内面をニオブでコーティングする。ILCにとって非常に価値ある技術開発となることが期待されている。

多層超伝導膜は、ナノメートルレベルの薄さのニオブ合金の薄膜でおおわれている1マイクロメートルのニオブ層だ。加速空洞向けには、十分な磁場を達成するために、この多層超伝導膜をアルミニウムや銅製の空洞内面に被膜する。画像提供：Thomas Proslier氏。

研究者が開発しているのは、空洞の内部を、単原子層の厚みで均一度を制御しつつ、数百nmオーダーのニオブ薄膜を形成し内部表面に超伝導層をつくる技術。使われるのは、ALD(原子層堆積)法と呼ばれる薄膜生成手法である。電流が流れるのは空洞内壁の表面部分だけで、深さにしてわずか100ナノメートルまで。James Norem氏（アルゴンヌの高エネルギー物理学部に所属する加速器物理学者）らの研究チームは、銅やアルミニウムといったより安価な金属製の空洞内面に、薄いニオブ合成フィルムのコーティングを施すことで「より安く、より性能の良い」超伝導空洞の実現を目指している。


もし、この手法が確立されると、様々なコスト削減が期待できる。第一に、原材料コストだ。銅やアルミニウムはニオブよりもずっと安価である。また、冷却コストの削減も期待できる。ニオブ空洞の場合には、超伝導状態にするために絶対温度2度（−271.15℃）まで冷却しなければならないが、合金の場合にはそこまで温度を低くする必要は無い。さらに、フィルムでコーティングするために、ニオブ空洞で通常行われている表面処理行程を省略できる可能性もある。ニオブ「めっき」空洞は、純ニオブ空洞と同等、あるいはより高い性能を出すことが期待されており、必要となる空洞の総台数を少なくできるかもしれない。ILCプロジェクトの削減コストは、数億ドルにも及ぶ可能性があるのだ。


高加速勾配実現は「完全に均一な薄膜が生成できるか」にかかっている。アルゴンヌ研究所ではこれまで、アルミニウム、銅、ニオブ※、サファイヤといった様々な素材に対するALD法の有効性を試験して来た。ある試験では、ALD法によって形成された窒化ニオブ薄膜を、14.5(−258.65℃)ケルビンで超伝導状態にすることに成功している。これは、ニオブの臨界温度（超伝導となる温度）である絶対温度9度(−264.15℃)よりも高い温度となっている。
※ニオブ合金フィルムは、超伝導の金属をさらに増強することができる


しかし、これらの試験は平らな基盤上で行われたもので、波打つような形状である空洞内面のコーティングは別問題だと思われる。しかし、研究者は、これにもALD法が有効であるとしている。ALD法は、原料ガスと基材金属の化学反応によって、薄膜を１原子層ずつ成長させる薄膜形成方法である。一度に被膜されるのは原子１個分の薄さ。それ以上の厚みで被膜されることは無い。したがって、金属の表面が平面であろうが波打っていようが、薄膜は均一に形成されるという。


また、使用する原料ガスの種類によって、超伝導層や絶縁層といった異なる原子層が形成される。前出のNorem氏によれば、超伝導と絶縁被膜のサンドイッチ構造をつくると、そうでない場合よりもより高い加速勾配に達するという。この多層構造を最適化するために、様々なガスの化学成分の調査が進められている。また、層の結晶構造、超伝導特性、臨界温度、密度、厚みなども調査されている。


今夏までに、アルゴンヌの研究者は、単セル・ニオブ空洞のALDテストを完了する予定だ。



■特集記事

CERNより：大型ハドロンコライダー、ビーム輝度で世界記録を達成

(From CERN:LHC sets world record beam intensity)

4月22日（金）、欧州合同原子核研究機関(CERN：スイス、ジュネーブ)は、大型ハドロンコライダー(LHC)が、ハドロン衝突型加速器として最高のルミノシティを達成したことを発表しました。記録されたルミノシティは4.67×1032cm-2s-1で、米フェルミ国立加速器研究所のテバトロン加速器が2010年に達成した記録を更新するものです。　

ルミノシティ(単位：cm-2s-1)とは、ビームとビームの衝突地点において、単位面積あたり毎秒何回ビーム粒子が交差したのかを表す指標で、衝突型加速器の要となるビームの衝突性能に相当します。この値が高ければ、一定の確率でしか起こらない稀な粒子の衝突反応が短時間でたくさん起き、研究にとって有用なデータ量を得ることにつながります。

LHCは、スイス・ジュネーブ郊外にフランスとの国境をまたいで設置されている、地下100m、一周27kmの世界最大の衝突型円型加速器です。CERNを中心とする国際協力で建設されました。衝突点でビームを絞るために用いられる四極超伝導電磁石は、KEKとフェルミ国立加速器研究所の技術開発によって製作されています。

LHCでは、陽子ビームを加速して正面衝突させることで、これまでにない高エネルギーでの素粒子反応を起こし、宇宙誕生直後の状態を再現します。LHCにはこれらの素粒子反応を捉える4台の粒子測定器(ATLAS、CMS、ALICE、LHCb)が設置されています。その中のATLAS測定器は、世界の約3000人の物理学者が協力して作り上げた世界最大の実験装置で、1億チャンネルを越える読み出し電子回路数を誇ります※。ATLAS実験グループには、KEKをはじめ日本の大学からの研究者や学生約100名が参加し、物理解析を進めています。

現在LHCはビームあたり3.5テラ電子ボルト(TeV)のエネルギーで運転されており、今年末まで運転が続けられる予定です。この期間に、新粒子の探索に十分なデータ量を蓄積することができ、質量の起源とされる未発見の素粒子「ヒッグス粒子」の存在を確認することが期待されています。

※日本グループは、超伝導ソレノイドマグネット、前後方ミューオントリガーチェンバー、トリガー回路、シリコン半導体飛跡検出器、ミューオン用TDCチップなどの建設を担当した。

[英文記事]

■ディレクターズ・コーナー

（The new baseline and the next steps）

今号のディレクターズ・コーナーは、Ewan Paterson氏（国際共同設計チーム（GDE）役員会メンバー）の担当である。

Ewan Paterson | 28 April 2011

図1. トップレベル変更管理プロセス

米オレゴン州ユージンで開催されたALCPG11会議のオープニングセッションで、Ewan Paterson氏（GDE）役員会メンバー）は、ILCの設計の新ベースラインに向けたプロセスについて報告した。

新ベースライン設定に向け「トップレベル変更管理（TLCC）プロセス」と呼ばれる作業が１年間に渡って行われて来た。この作業は、ユージン会議にちょうど間に合うように完了したが、（図1参照）これはILCプロジェクトの設計スケジュールに合致している図2）。

「新ベースライン」は技術設計フェーズ2（TDP2）の出発点である。TDP2は、2012年末に技術設計報告書（TDR）の発表で終了する予定だ。技術的なR&Dとシステム実証は、2012年を超えても続いていると考えられるものの、ILC/国際共同設計チームにとっては、重要なマイルストーンだといえよう。

新ベースラインの重要なトピックスは「技術選択」「土木設計」「ビームパラメータ」「システム設計選択の簡略化」の４つだ。これらのトピックスに共通するキーワードは「性能」と「コスト抑制」である。

「技術選択」では、超伝導空洞の平均加速勾配を基準設計報告書（RDR）で設定した「1メートルにつき31.5メガボルト(31.5MeV/m)」を維持することと、加速勾配の範囲は±20%のレベルで受け入れることが合意された。

図2. 現在のILCプロジェクト設計スケジュール

土木工事に関しては、直線加速器を設置するトンネルを１本にする「シングルトンネル設計」が採用された。この変更に伴い、新たな高周波電力システム（分散RFシステムとクライストロン・クラスター方式）の研究開発が進められる。この設計は、どのような建設サイトにも適用できる。


総プロジェクト・コストの5～6パーセントに相当するコスト抑制が達成できた主な要因は「バンチ数の半減」である。このことにより、ビーム電力と電力供給システムに関する大幅なコスト削減が可能となる。さらに、6.4キロメートルの設計であったダンピングリングの周長を、その半分の3.2キロメートルまで縮小することができる。バンチ数の削減によって低下するルミノシティについては、最終収束でビームをより強く絞ることで同レベルまで回復する計画だ。しかし、これにはより正確なビーム-ビーム・アラインメント公差を必要とするため、若干リスクが増加することになる。いくつかのシステムについては、後のアップグレードに備え、1テラ電子ボルト（TeV）の重心エネルギーに対応する設計を維持している。


最大のシステム設計変更は、陽電子源システムの位置の変更である。RDRでは、ライナック途中に設置することになっていた陽電子源をライナック末端部に移動し、ビーム収束システムの一部とトンネルを共有する。この変更によって全体のトンネル長が短くなり、ライナックシステムの設計と運転が単純化される。ではあるが、最終エネルギーを大きくかえた運転の場合であっても、 陽電子の生成効率を一定に維持する、という性能仕様には変わりはない。アンジュレーターを使うと偏極陽電子を生成することができる。陽電子の生成数は電子ビームの強度とエネルギー双方に依存する。そのため、陽電子ビームと電子ビームのバンチ毎の粒子数を同じにすることが必要とされる。そこで、250GeV 以下の重心系エネルギーにおいては、RDRとは異なった 運転方式を採用することにした。すなわち、ビームエネルギー150GeV以下では、電子リナックおよび入射システムを5ヘルツでなく10ヘルツで運転し、パルスの半分は陽電子を生成して残りの半分が衝突点に向かう。この運転モードの場合、ダンピングリングでは2倍の減衰率が要求されることになる。これには、リング内にウィグラー電磁石を増設し、それに対応してビームへ供給するRF電力を増強することで対処する。


磁石の技術の進歩にともない短周期高磁場のアンジュレータが使えるようになるかもしれない。そうすれば、アンジュレータの長さ・強度を変えることにより、LEP (Large Electron-Positron Collider, 以前のCERNのコライダー)のエネルギーから1TeVまでの全エネルギーにわたって、陽電子生成の最適化がより簡単になるだろう。
2012年末までにLHCは新しい物理事象を発見するだろう。ILCでそれらの物理事象を詳細に調べるための加速器、ILC建設に向けたTDRは、これらの変更を反映したベースラインを元に作成されるのである。

■ブログライン

7 March 2011
CERN
A spring clean for the LHC

■カレンダー

今後の会議、ミーティング、ワークショップ

今後のスクール

■ニュース記事

  • from BBC News
    26 April 2011
    これまでで最も複雑な宇宙物理学実験装置が、今週スペースシャトルで打ち上げられる。17年の歳月をかけていよいよ打ち上げられるAMS-02は、最も複雑であると同時に最も高価な宇宙線検出器でもある。総工費は20億ドルともいわれるが、実際にかかったコストは誰にもわからない。
  • from Ars Technica
    25 April 2011
    相対論的重イオン衝突型加速器(RHIC)が、またニュースの話題となっている。RHICの測定器が反ヘリウム4核生成の証拠を見つけたのだ。しかし、これらの粒子が生成された率から判断すると、より複雑なさもの反核種の発見がされることはしばらくの間ないであろう。
    •
  • from Guardian
    24 April 2011
    米国の科学者は、ほぼ光の速さで10億回近く金イオンを衝突させる実験で、ヘリウム核の反物質に相当する「反ヘリウム粒子」の手がかりとなる粒子を生成した。
  • from Bay News 9
    21 April 2011
    エンデバーの最後のミッションは、国際宇宙ステーションへの飛行だ。最後のミッションにふさわしく、貨物室に搭載されているのは「宇宙の起源」の候補を見つける装置だ。
  • from KPNW radio (Eugene)
    22 March 2011
    米国オレゴン州ユージンで開催されたALCPG11の期間中の3月22日に放送されたBrian Foster氏とのインタビュー。素粒子物理学、余剰次元、リニアコライダーと「素粒子スラム」イベントについて聞いてみよう。

■アナウンス

◇国際宇宙ステーションに向かうAMS検出器 

2011年4月29日、アルファ磁気スペクトロメータはスペースシャトル・エンデバー号で国際宇宙ステーションへと飛び立つ。今後のILC NewsLineで、この特別なイベントについて報告します。CERNプレス・リリースはこちら。

◇SRF2011の参加登録、受付開始

超伝導RF技術に関する最大の国際会議である「SRF2011」は、2011年7月25-29日に米国イリノイ州シカゴで開催予定だ。SRF会議は、粒子加速器のSRFに関する最新情報が議論される、科学者、エンジニア、学生と産業の共同研究者の会議である。早期登録は5月1日が締め切り－SRF2011ウェブサイト。

◇ arXiv preprints

  • Performance studies of a pixel tracker in the Silicon Detector (SiD) concept for a future linear collider
  • Calculating contracted tensor Feynman integrals

■タグクラウド

accelerator R&D Asia ATF2 CALICE CERN China CLIC Cornell University cost estimate damping ring DESY detector R&D electron cloud Europe FALC Fermilab IDAG IHEP ILC baseline Italy Japan KEK LHC linear collider school outreach overview review SLAC SRF technology United States

 

 

投稿情報: 2011/05/11 カテゴリー: ILC NewsLine |

2011/05/02

ILC NewsLine 2011年4月21日号

ILC NewsLine 2011年4月21日号　[英文記事]

■特集記事

加速空洞から聞こえる響き

（The sound of accelerator cavities）

空洞欠陥探査に役立つ液体ヘリウムの不思議な性質

Leah Hesla | 21 April 2011

超伝導空洞にとって「発熱」はやっかいな現象だが、時には役立つこともある。


米コーネル大学では、この「熱」を利用して空洞内部の欠陥を検知するシステムを開発している。空洞内部の欠陥は、通電中に突然超伝導性が消失し，電流遮断を余儀なくされる現象「クエンチ」を引き起こす原因となりうる。クエンチが起きると、空洞は蓄積エネルギーを失い、欠陥部分で温度の上昇が起こる。


「第二音波検知システム」と呼ばれるこのシステムは、空洞がある一定の加速勾配に到達した時に発生した熱を検知することで、空洞内壁に隠れている凹凸などの欠陥部分を探り出す。

 

第二音波発見を使った欠陥検査実施予定のILC型空洞。ケーブルにつながる小さな金属製のディスクが発振スーパーリーク変換器のセンサー。画像：Zach Conway氏。

研究を担当するコーネル大学のDon Hartill氏はこのシステムが「1インチに満たない欠陥場所を探し出すために非常に便利な、高速・効果的な方法」だと語る。必要とする設備の規模も小さく、安価なシステムでもある。


「第二音波」とは、温度が波動として伝播する現象のことだ。液体ヘリウムは、絶対温度2.18度（マイナス270.97℃） よりも低い温度になると、常流動と超流動の2つの性質を持つようになる。超流動部は、粘性係数がゼロ。熱はその中を音波のように進み、空洞周囲に設置され た「発振スーパーリーク変換器」と呼ばれるセンサーがそれを検知するしくみだ。


このセンサーは、マイクロメートルレベルの小さな穴 が空いているアルミニウムコーティングを施したプラスチックフィルムの蓄電板と、金属製のプレートから構成されている。第二音波の熱がセンサーに到達する と、液体ヘリウムの温度が上昇する。すると超流体のヘリウムが小さな穴から漏れ出す。この穴を通り抜けられるのは超流動体だけだ。常流体のヘリウムが、漏 れ出した超流体の「埋め合わせ」をするために、穴を通って逆流することは出来ないため、ヘリウムの密度が下がり、2枚のプレートが近づく。そして静電容量 が上昇し、電圧が低下する。

発振スーパーリーク変換器の部品。右下がマイクロメートルスケールの穴のあるプラスチックフィルム。画像：Zach Conway氏。


センサーシグナルの読出し。一番上の曲線はクエンチの始まりを示している。そのとき、空洞の伝達電力はゼロになる。二番目、三番目、四番目の曲線は、温度波が、液体ヘリウムを伝播し、3つの異なるセンサーに到達していることを示している。各曲線の急激な低下は、そのセンサーに波が到達したことを示す。画像：Georg Hoffstaetter氏

これらのデータから、クエンチの発生から第二音波到達までの時間を測定し、変換器からクエンチを起こしたとおぼしき領域までの距離を推定するのである。


空洞研究に第二音波を使う、という考えは、コーネル大学物理部門のHartill氏による実習から始まった。第二音波は、一般に、液体ヘリ ウムを使った断層 撮影研究に用いられている。Hartill氏は、数年前に第二音波のILC研究への応用を思いついた。その後研究が進み、配置する変換機数は8台から16 台へと増設された。


コーネル大が開発したセンサーは、現在、米国にある、アルゴンヌ国立研究所、フェルミ国立加速器研究所 （Fermilab）とジェファーソン研究所（J-Lab）、中国にある中国高能物理研究所（IHEP）、イタリアのイタリア国立核物理研究所、日本の高エネルギー加速器研究機構（KEK）などの、世界中の研究所で使われている。また、ドイツのドイツ電子シンクロトロン研究所も、コーネルの設計に基づいた 変換部を用いている。

[英文記事]

■リサーチ・ディレクターズ・レポート

「クレイジーな」年、となるか？ 

（“Crazy” years await us – or maybe not）

今月のリサーチ・ディレクター・レポートは、リニアコライダー物理・測定器国際研究組織の共同議長であり、欧州地域測定器コンタクトパーソンである、Juan Fuster氏が就任後初めて執筆したもの。

Juan Fuster | 21 April 2011

オノレ・ドーミエによって描かれたドン・キホーテとサンチョ・パンサ。画像：Verlagsgesellschaft mbH under the GNU Free Documentation License

才知あふれる郷士ドン・キホーテ・デ・ラ・マンチャ（第2部1615）の墓のサムソン・カラスコの碑銘

ミゲル・デ・セルバンテスによって書かれた「ドン・キホーテ」（1605年第1部、1615年第2部出版）は、すばらしさや惨めさといった人間の本質を描いた作品だ。スペインでは、この物語は小学校で勉強されることが多いのだが、その内容は大人になってやっと理解し始めることができることができるのかもしれない。主役はドン・キホーテ。彼の滑稽な冒険は、人生の教訓に満ちあふれている。一見「クレイジー」に見える彼の行為は、実は、寛大さや忠誠心をもって、不合理な状況に勇敢に立ち向かう姿なのだ。

ILCについて考えるとき、ドン・キホーテの物語がしばしば心に浮かぶ。ILCプロジェクト（加速器と測定器）は、世界中の多くの人々の努力を要する重要な科学的・技術的チャレンジであるが、その多くの人のうちに占める物理学者の割合はほんの一部にすぎない。ILCは大規模プロジェクトであり、計画や技術の完成度が高いからといって実現できるものではないのだ。

技術的に見ると、様々な加速器R&Dが進み、加速原理は実証され、建設の実現性についても検証されている。測定器の設計や、ILCで行われる物理プログラムの開発も進んでいる。また、ILC計画から生まれた技術が他の実験や産業界で活用されたり、宇宙物理学や生物学、医学物理学等の他の科学的専門分野へ応用されている。この意味では、ILCは非常に優秀な計画だといえよう。

その一方で、素粒子物理学は現在分岐点に立っており、今後の方向性を決定する「劇的」状況にあるともいえる。継続的な予算確保も問題だ。現在の世界の経済状態も、大規模プロジェクトの実現をさらに困難にする要因となっている。

現在の状況をマラソンのレースに例えると、スタート地点からはだいぶ進んではいるものの、ゴールはほど遠い。ランナーの体はグリコーゲンを全て消費している。これは、心に迷いの起きる時—「壁」—と呼ばれる段階だ。このステップを克服するには、糖分の補給を要するが、ILC研究では、大型ハドロンコライダー（LHC）からの「新発見」という形でその補給が行われることが期待されている。2012年内には、加速器の技術設計報告書と2つの測定器、ILDとSiDの詳細ベースライン設計報告書の発表、という糖分補給も行われる予定だ。

今後数年は、非常にエキサイティングな年になるであろう。願わくば、それが「クレイジー」な年ではあって欲しくはない（そうなる危険ははらんでいるが）。愛すべき哀れで気高い英雄「ドン・キホーテ」のように、一心に研究に励んでいくべきであろう。

■ディレクターズ・コーナー

再配置される陽電子源

（Positron source relocated to the end of the linac）

Barry Barish | 21 April 2011

2011年1月に米SLAC国立加速器研究所（SLAC）で開催されたベースライン・アセスメント・ワークショップ会期中に行われた、陽電子源を再配置するという提案に関する議論。

これまで、基準設計報告書（RDR）ベースラインからの3つの大きな変更が採用されてきた。国際共同設計チームのプロジェクトマネージャが提案した4つ目のベースライン変更は、陽電子源の位置の変更だ。当初は150GeVのエネルギー地点に配置することになっていたが、主電子リニアックの出口へと変更された。この変更に伴い、いくつかのシステムを統合することになった。

陽電子源の位置変更とそれに伴うシステム統合の利点は以下の通り
  • アンジュレータによる陽電子源が、ビーム収束系(BDS)の上流部分と統合される。その部分は、トンネルスペースに余裕があり、主線形加速器部分よりラティス設計の自由度が大きい。
  • 他の部分よりビーム許容度の小さいアンジュレータおよびビーム収束系(BDS)を保護する機器保護システムが、主線形加速器直後に効率よく一つに統合される。
  • ビームエネルギー幅許容値の小さい部分はすべて中央部におかれ、超伝導主線形加速器は、許容値の大きい、ほぼ一様なシステムの性質を変えない。これは、運転立ち上げ・調整に好都合である。
  • 陽電子標的・捕獲系を線形加速器末尾に移動することで、高放射線環境は中央に集められる。これは、いくつかのサイトについて有利である（放射線安全・環境への影響）。
  • アンジュレーター・ソース運転の電力に大きなオーバーヘッドが確保できるので、初期試運転の際に主線形加速器システムの最大性能（例えば、フル・ビーム運転時の最大加速勾配等）が達成されない場合にマージンを持つことが出来る。

SLACで開催されたベースライン・アセスメント・ワークショップで、再配置された陽電子源の中央集積化について議論する、Ewan Paterson氏。

陽電子源の位置の変更により、直線加速器の運転とアップグレードの柔軟性が高まるとともに、若干のコスト削減につながる。しかし、300Gev以下の低エネルギー運転については、さらなる研究を要することも確認された。

全てのトップ・レベル変更が決定され、今後、技術設計報告書の統合設計開発に向けて詳細な設計作業が行われることになる。統合された汎用性の高いILCの技術設計の開発に向けて、確実な方向性を持つことが重要である。

電子ビームエネルギー運転の機能としての、性能歩留まりと偏極

[英文記事]

■ブログライン

11 April 2011
Fermilab
10 Questions for a Particle Physicist
■カレンダー
今後の会議、ミーティング、ワークショップ
今後のスクール

■アナウンス

◇プレプリント

ILC Memo
  • GDE Change Evaluation Panel – TLCC-4 – Decision Memo
  • GDE Change Evaluation Panel – TLCC-3 – Decision Memo
ILC Internal Note
  • Sixth International Accelerator School for Linear Colliders – Curriculum
arXiv preprints
  • The Chromoelectric Dipole Moment of the Top Quark in Models with Vector Like Multiplets
  • Isolating CP-violating γZZ coupling in e+e- \to γZ with transverse beam polarizations
  • Studying Very Light Gravitino at the ILC
  • The lepton flavor violating decays $Z\to l_i l_j$ in the simplest little Higgs model
  • The Spectrum of Goldstini and Modulini
  • Status report of the baseline collimation system of CLIC.
    Part II
  • Status report of the baseline collimation system of CLIC.
    Part I

■ニュース記事

  • from INFN
    19 April 2011
    SuperBプロジェクトは、粒子加速器（現在の『巨大』加速器よりは小型なもの）が低エネルギーで動く事を想定した加速器実験で、高エネルギー・フロンティアにおける相補的な優れた科学的成果が期待できる。この実験の重要な要素は、とてもコンパクトで、小さく、短く、非常に密度の高い粒子ビームを衝突させることだ。
  • from Wired
    13 April 2011
    世界最大、最高性能のニュートリノ検出器は、数年に渡って地球に降り注ぐ超高エネルギー放射線の起源を探して観測を行って来たが、その観測結果は「ゼロ」だった。

■スライドショー

 電子ビーム溶接器、KEKに到着 

KEKは、先週、ドイツの企業から新しい電子ビーム溶接器を受け取った。研究所のCavity Production Pilot Plantに設置される。

画像：峠暢一氏

■タグクラウド

 

投稿情報: 2011/05/02 カテゴリー: ILC NewsLine |