KEKの目指すもの

KEKでは、最先端の大型粒子加速器を用いて、宇宙の起源、物質や生命の根源を探求しています。研究者の自由な発想による「真理の追究」を目指して研究開発を推進しています。

この世界にある物質は、分子や原子の組み合わせからできています。 その原子は原子核と電子から、原子核は陽子と中性子から構成されています。 さらに陽子と中性子の中を探ると、最も小さな構成要素—素粒子—である「クォーク」にたどり着きます。 一方、分子や原子の無数の集まりは私達の周りの様々な物質を構成し、その最も進んだ一形態としての生命体にまで行き着きます。 KEKは、加速器を用いて、素粒子や原子核の研究から原子や分子レベルでの物質の構造や機能の研究、生命体の生命活動の研究まで、幅広い基礎科学の研究を行っています。

高エネルギー加速器とは、電子や陽子などの粒子を、ほぼ光の速さまで加速して、高エネルギーの状態を作り出す装置です。 この高エネルギー状態から作られる素粒子の世界を研究すると、誕生直後の宇宙の様子を探ることができます。 また、加速器が作る光や中性子、ミュオンなどの量子ビームは、倍率の高い顕微鏡として、これまでに見ることができなかった物質の構造や、生命活動の研究を行うことができます。

素粒子・原子核の世界の研究

宇宙は約137億年前(±2億年)のビッグバンによって始まったと考えられています。 宇宙が出来た当初は素粒子の世界でした。 望遠鏡や人工衛星で宇宙を眺めるのに対し、KEKは加速器を用いては宇宙の初期状態を再現することで宇宙の研究を行います。

物質の構造や機能の研究

電子加速器で電子の軌道を曲げたときに生じる「放射光」という強い光や、電子を金属標的に衝突させて発生させる「陽電子」、 陽子加速器で陽子を金属標的に衝突させ発生させる「中性子」や「ミュオン」という粒子を試料に照射し、 さまざまな物質の構造や機能を原子や分子のレベルでの詳細な観察をすることで、物理学、化学、生物学、工学、農学、医学、薬学など幅広い分野の研究を行います。

転換期を迎える加速器科学

世界の加速器科学は今、転換期を迎えています。

日本原子力研究開発機構(JAEA)と共同で建設を進めてきたJ-PARC が完成し、大強度陽子ビームを利用した新しい時代の素粒子・原子核の研究、および中性子・ミュオンによる物質生命科学の研究が始まりました。 また、KEKB加速器は積分ルミノシティの目標値を達成し、宇宙の謎のさらなる解明のためにSuperKEKB(スーパーKEKB)として生まれ変わろうとしています。

放射光を利用した研究分野では、全世界的にその中心が第三世代光源から新第三世代光源を用いたものに移行しつつあり、ERLなどの次世代の光源の建設計画も検討されています。

海外では今後の素粒子物理の方向性を大きく左右する大型ハドロンコライダー(LHC)が本格稼働し、国際協力で進めている 次世代の電子・陽電子衝突加速器である国際リニアコライダー(ILC) のための研究開発も工業化を視野に入れた新たな段階に入ろうとしています。

KEKは、このような転換期における研究計画を策定することを我が国の加速器科学の緊急の課題と認識し、 2009年から5か年間の具体的な研究計画である「KEKロードマップ」を策定し、その実現に向けて日々努力しています。

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