高エネルギー加速器研究機構(KEK)で、新たに生まれ変わった日本最大の粒子加速器SuperKEKB(スーパーケックビー)が本格稼働しました。 SuperKEKB加速器では、2016年に電子ビームと陽電子ビームを衝突させずに周回させる運転を行いましたが、最終形態への改造を行い、それらを衝突させる段階に入りました。 3月19日には電子ビームをメイン・リングに入射、21日には蓄積に成功しました。ビームの蓄積とは、継続してビームを周回させることを言います。 今後、陽電子ビームをメイン・リングに入射、蓄積し両者を衝突させるための調整を行います。
これにより、本格稼働した加速器による実験を開始し、前身のKEKB加速器が保持する衝突性能(ルミノシティ)の世界最高記録の更新、さらにその40倍の性能を目指し、素粒子物理学の「標準理論」を超える物理現象の発見を目指します。
SuperKEKB加速器は、2010年まで運転を続けた前身のKEKB加速器を大幅にグレードアップさせるもので、同年から高度化改造を行ってきました。 KEKB加速器と比較して、衝突点におけるビームサイズを1/20に絞り込むとともに、蓄積ビーム電流を2倍に高めて、あわせて40倍の衝突性能を目指します。
電子、陽電子を衝突させることでB中間子と反B中間子のペアなどが発生しますが、KEKBでは、これまでに約10億個のB中間子対を生成し、様々な素粒子物理学の成果を得ました。 SuperKEKBでは、約500億個のB中間子対などのデータを解析し、標準理論を超えた新しい物理法則の解明を目指します。
ルミノシティを大幅に高めるために採用されたのが、長く、細く、極めて薄いバンチ(電子・陽電子の集団)を大きな交差角で衝突させる「ナノ・ビーム方式」というビームの衝突方式です。 イタリアの研究者P.ライモンディ氏が発案したもので、これを本格的に実現する衝突実験は世界で初めてとなります。 ナノ・ビーム方式採用やビーム電流増強のため、SuperKEKBでは、ビーム光学設計の変更、新型ビームパイプへの交換、新しい最終収束用超伝導電磁石の導入、ダンピングリングの新設や入射器の改造など、様々な装置の改良を重ねました。
SuperKEKBプロジェクトは、3段階で構成され、今回の発表は「フェイズ2」のはじまりとなります。
・Belle II導入に向け、検出器へのBackground(余計な信号)を測定し理解する
衝突実験に向けた改造(2016年夏〜2018年3月)
・Belle II データ収集、測定器調整、解析開始
Belle II測定器改造(2018年秋~冬)
KEKB運転と並行して、SuperKEKB/Belle IIへの高度化検討・設計を進める。
こちらの画像は、KEK公式サイトのイメージアーカイブからダウンロードの上、写真ごとに記載したクレジット表記を入れてお使いください。