Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

KEKB and SuperKEKB
The KEKB Accelerator Group,High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Oho, Tsukuba, Ibaraki 305-0801, Japan
Abstract
KEKB has achieved the world-highest luminosity of 2.108 × 1034 cm−2 s−1 in the crab crossing mode−1
and has accumulated 1040 fb in total. KEKB has stopped beam operation and is now being upgradedto SuperKEKB, aiming at 40 times gain in the luminosity. In this paper, present status of KEKB and anoverview of SuperKEKB will be presented.

KEKB の現状と SuperKEKB

1 KEKB の現状と成果
KEKB 加速器は、 2007 年に 3.5 GeV 陽電子リング (LER) と 8.0 GeV 電子リング (HER) にそれぞれ 1台ずつ超伝導クラブ空洞を導入し、 以後順調にクラブ交差による実用運転を行ってきた [1, 2] 。 HER の超伝導加速空洞が設置され冷凍機システムが整備されている日光直線部に、 両リングのクラブ空洞を配置し、 リング全周にクラブ軌道を伝搬させるグローバル・クラブ方式を採用した。 衝突点とクラブ空洞の水平方向位相差を (n + 12 )π にとり、 電圧 VC やビーム・オプティクスの諸条件を調整して、

ωrf VCθx =cE√βxC βx∗ cos(|ψx∗ − ψxC | − πνx )2 sin(πνx )Skew-sextupole magnets(1)において、θx が衝突点におけるビーム軌道の水平交差角の 1/2（KEKB では 11 mrad） となるように合わせることによって、 実質的な正面衝突が実現できる。

図 1: リング外側の LER に設置されたクラブ空洞。
手前側には HER のビームパイプがある。

図 2: 歪 6 極磁石とその配置。 歪 6 極磁石による調整により、 ルミノシティは 15% 向上した。
有限交差角をもった衝突と比較して、 クラブ交差では、 より精密な衝突パラメタ調整が必要であり、 水平垂直カップリングの運動量依存性が補正すべきもの一つとして指摘された。 この予測にしたがって、 2009
年に、 小型の歪 6 極磁石を両リングに設置して、 ルミノシティ調整ノブの一つとして使用したところ、 クラブ空洞設置以前のルミノシティ記録を更新して、 設計値の 2 倍を超える 2.108 × 1034 cm−2 s−1 を達成することができた [3] 。 主要パラメタの比較を表 1 に示す。
クラブ交差によって、 ピーク値だけでなく 1 日および 7 日間の積分値も記録を更新しており （1 日の積分ルミノシティ記録は設計値の約 2.5 倍）、 2009 年内に−1
全積分ルミノシティは最終目標値 1000 fb を達成した。
2010 年の運転は、 Belle グループの要求にしたがって重心系エネルギーのスキャン (10.63 - 11.04GeV) を行うとともに、 真空コンポーネントの性能試
験等 SuperKEKB に向けたマシンスタディに重点をお-27-Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

表 1: 主要なマシン・パラメタ

EnergyEﬀ. crossing angle
Current
Bunches
Current/bunchSpacing
Emittance εxβx∗βy∗Hor. Size @IP
Ver. Size @IPξx
ξyLuminosity∫Lum./day∫
Lum./7 days∫
Lum./30 days

SuperKEKBLER HER
4.0
7.0
83
3.6
2.6
2500
1.44
1.04
mostly 1.2
3.2
5.2
32250.27
0.30
10110.048 0.062.003.001.089.081
800-6/17/2009
LER HER
3.5
8.00(crab)
1.64
1.19
1584
1.030.75
mostly 1.81824
1200 1200
5.9
5.9147170
0.94
0.94.127.102.129.090
21.08
1.479
8.4327.2

いた。
KEKB はピーク値、 積分値ともに目標を上回る成果を上げ、 2010 年 6 月 30 日にリングのビーム運転を終了した。 現在は、 SuperKEKB に向けて改造に着手し、 LER の解体に取りかかっている。 本格的な Belle
実験開始から 11 年間の KEKB の履歴を図 4 に示す。
−1
最終的な総積分ルミノシティは 1040 fb に達している。
2003 年以降ビーム電流がほぼ定常値になってからも（図4(3)）
、 ビーム・パラメタ最適化、 マシンエラー補正、 衝突調整方法の開発などの積み重ねによって、ルミノシティは伸び続け （図 4(1)）
、 運転期間の終盤
2009 年にも記録を更新した。

11/15/2006
LER HER
3.5
8.0
22
1.65 1.33
1389
1.19 0.96
1.8 or 2.4
1824590560
6.5
5.9
1031161.9
1.9.116 .134
.101 .056
17.6(∗)
1.232
7.82
30.2

KEKB Design
LER HER
3.5
8.0222.6
1.1
5000
0.52
0.220.6
1818330330
101077771.91.9.039.039.052.052
10∼ 0.6-GeV
mrad
AmAm
nm
mm
mm
µm
µm/nb/s/fb/fb/fb• ビームパイプの交換• 高周波加速システムの増強と再配置• 陽電子源増強、 陽電子ダンピングリング設置、RF 電子銃を含む入射器増強、 ビーム輸送・入射システム増強• ビーム診断・制御システムの高速化と高精度化• 冷却設備の増強

参考文献[1] T. Abe et al., Proc. of PACʼ07, pp. 27-31 (2007).
Y. Funakoshi et al, Proc. of EPACʼ08, pp.1893-1897(2008).
[2] K. Hosoyama et al., Proc. of SRFʼ07, MO405 (2007).
[3] Y. Funakoshi et al, Proc. of IPACʼ10, WEOAMH02(2010). M. Masuzawa et al, Proc. of IPACʼ10, TUPEB009 (2010).
[4] H. Koiso, in these proceedings, WEPL02.
[5] T. Kamitani, in these proceedings, WELH03.
[6] K. Akai, in these proceedings, EWH05.

2 SuperKEKB の概要
KEKB の実績を踏まえ、 KEKB の資産をできる限り活用して、 SuperKEKB では、 KEKB の 40 倍のピー
ク・ルミノシティ、 8 × 1035 cm−2 s−1 、 を目指す。 ナ
ノビーム方式に基づく SuperKEKB の設計・建設においては、 衝突点で垂直方向ベータ関数を約 300 µmまで絞り込むことが最大の課題である [4] 。 電流増加と合わせて、 目標ルミノシティを達成するには、 以下のように加速器全般にわたる改造が必要となる [5, 6] 。
• ビームエネルギーを 4.0/7.0 GeV に変更• 衝突点とそれを含む筑波直線部の改造• 曲線部およびウィグラー部の光学系改良-28-

Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

図 3: KEKB の全履歴：上から、 (1)1 日毎のルミノシティ最高値、 (2)1 日の積分ルミノシティ、 (3)1 日毎の蓄積電流最大値、 (4) 総積分ルミノシティと効率。

Colliding bunches

陽電子ビーム 4 GeV 3.6 A
Belle IINew IR

電子ビーム 7GeV 2.6 A
New beam pipe
& bellows

衝突点でビームを極限まで絞り込むための超伝導,永久４極電磁石システム!"#$%&'(')

ビーム電流を高めるために高周波システムを増強!

*(+偏向電磁石を長い磁石に交換するなど、低エミッタンスを実現するためにラティスを変更!

ビーム診断・制御システムの精密化・高速化!

高品質の陽電子ビームを得るためのダンピングリング新設

Positron source

Damping ring

電子雲を抑制し、ビームサイズ増大や不安定を防ぐための新型ビームパイプ!
（アンテチェンバー＋内面コーティング）

陽電子ビーム強度を上げる
ための陽電子源の増強

Low emittance gun
高品質の電子ビームを得るための新開発電子銃

81035 cm-2s-1を目指す

図 4: SuperKEKB の概要-29-