加速器
電極間に直流高電圧を印加し、その電位差により荷電粒子を加速する装置。連続ビームを得られるのは静電加速器のみである。加速エネルギーの上限は印加することのできる電圧の大きさに依存する。最大加速電圧はヴァンデグラフ型の場合で数十MeV(メガ電子ボルト)であり多くの場合原子核/素粒子実験で必要とされるエネルギーを達成できない。そのため後述する線形加速器や円形加速器の入射加速器として使用されることが多い。直流高電圧を作り出す方法により以下の2つの方式に分類される。
加速器(かそくき、英: particle accelerator)とは、荷電粒子を加速する装置の総称。原子核/素粒子の実験による基礎科学研究のほか、癌治療、新素材開発といった実用にも使われる。
前者の原子核/素粒子の加速器実験では、最大で光速近くまで粒子を加速させることができる。粒子を固定標的に当てる「フィックスドターゲット実験」と、向かい合わせに加速した粒子を正面衝突させる「コライダー実験」がある。
フェルミ国立加速器研究所
ブルックヘブン国立研究所
スタンフォード線形加速器センター
アルゴンヌ国立研究所先端放射光施設
ローレンス・バークレー国立研究所先端放射光施設
オークリッジ国立研究所核破砕中性子源
当時の部品で現存するのは、「ポール・チップ」と呼ばれる磁極として使われた鉄製円盤(直径約1メートル、厚さ約0.15メートル、重さ約250キロ)1枚のみである。今まで部品は全て廃棄されていたと思われていたが、京都大学の研究者が保管し続けていたという。
1951年5月に来日したローレンスの助言により同年12月、科研(理研)で小型サイクロトロンの建設が始まり、翌1952年12月に運転を始めた。東北大学の北垣敏男による機能分離型強収斂の提案がなされる、これにより理論上100億電子ボルト(10GeV)以上の出力が可能になった。1961年に完成したのが東京大学原子核研究所の7億eV(700MeV)電子シンクロトロン。電子シンクロトロンは1966年には13億eV(1.3GeV)に到達。1971年に高エネルギー物理学研究所(KEK、現・高エネルギー加速器研究機構)が発足し、陽子シンクロトロンの建設を開始。そして1976年、120億eV(12GeV)の陽子シンクロトロンが完成した。
1986年に完成したKEKのトリスタン電子・陽電子コライダーはそれぞれの粒子を250億eV(25GeV)まで加速して衝突させ、重心系衝突エネルギー500億eV(50GeV)に到達した。1988年から世界で初めて超伝導加速空洞を大規模に導入し、1989年にはビームエネルギー320億eV(32GeV)を達成した(なお超伝導加速空洞はトリスタン実験以来、様々な大型粒子加速実験装置で採用されることになった)。
1994年にKEKのトリスタン電子・陽電子コライダーの後続であるKEKB加速器(B-Factory)の建設が開始、1999年に完成。現在に至る。
中国核破砕中性子源装置(CSNS、広東省東莞市)