陸上競技のレーストラック型に装置が配置されているATF
高エネルギー加速器研究機構（KEK）には今、世界からぞくぞくと加速器の研究者が集まっています。その理由は、KEKにある先端加速器試験施設（ATF）。ATFは国際リニアコライダー（ILC）実現のカギとなる、高品質のビームの生成とそのコントロールに焦点を合わせた開発研究を行っている、世界で唯一の試験加速器です。
加速器実験で素粒子と素粒子がぶつかったとき、「衝突反応」とよばれる現象がおこります。測定器は、巨大な３Dデジタルカメラのようにそれらの衝突反応をとらえ、データの形でどんどん記録していきます。そして、研究者がそのデータを詳細に分析して、自然の謎を解いていくのです。データがたくさんあればあるほど、新発見につながる確率も高くなります。そこで、大切になるのが「ルミノシティ」とよばれる数値。単位時間・単位面積あたりの粒子と粒子がぶつかる頻度を表す数値です。
ILCでは、電子ビームと陽電子ビームが、それぞれ「バンチ」とよばれるひと固まりの状態になって、相手と衝突します。それぞれのバンチには、10億個もの電子や陽電子が集まっています。バンチのサイズが大きいと、電子や陽電子の密度が低くなり、すかすかの状態になってしまいます。そのような大きなバンチ同士がすれ違うと、中にある素粒子同士が衝突する確率は低くなります。そこで、ルミノシティを上げるためには、電子や陽電子がぎゅっとつまった小さなサイズのバンチをつくる必要があるのです。バンチのサイズを小さくするためには、まずビームの中の粒子の向きをそろえる必要があります。向きがそろっていないと、小さく絞り込むことができないのです。
ATFスポークスパーソン・浦川順治氏
ATFでは、ILCに必要な、バンチの中の粒子の向きがきれいにそろっている「高品質なビーム」をつくるための研究開発が進められており、すでに、ILCの要求を満たすレベルの高品質なビーム生成技術が実現されています。これは、現在、世界一の水準を誇ります。今までに、11か国から300名を超える研究者がATFでの研究に参加してきました。「ATFは国際協力で成り立っているプロジェクトです。国籍の違う人たちが集まって仕事をするので、それぞれの違いを認識し、まとめていかなければなりません。みんなが気持ちのよい状態で仕事ができる雰囲気作りがとても重要です」と、ATFのスポークスパーソンである浦川順治氏（KEK）は語ります。
現在、KEKでは、ATF2と呼ばれるプロジェクトが進行中です。ATF2とは、ATFでつくられた高品質なビームを、小さく絞り込む技術を確立するためのシステムです。ILCよりもビームエネルギーが低いため、加速器の全長は短くなっていますが、ビームを絞り込むために使う電磁石の数や配置はILCと同じ。つまり、ILCと同じ光学システムになっています。ATF2で開発されるビームのコントロール法などは、ほぼそのままILCでも適用されます。つまり、ATFとATF2の組み合わせは「ミニILC」とも呼べる施設なのです。
ATF2 のビームラインの建設風景
もうひとつ、ATF2とILCには共通点があります。それは、設計段階から国際協力で行われていること。素粒子物理学の世界では、古くから国際協力で研究がおこなわれてきました。近年、加速器の規模が大きくなり、各国が同じような機能を持つ加速器を持つことが難しくなってきました。そこで、世界の研究者たちは、自分の研究課題に適した加速器が日本にあれば日本で、米国にあれば米国で、研究をするようになったのです。このような、これまでの流れと同様に、日本にしかない加速器の機能を求めて、ATFに世界から研究者が集まってきました。ただし、ATFとATF2には一つ大きな違いがあります。ATF加速器はその設計段階から米国スタンフォード線形加速器センターとの設計協力がありましたが、基本的には日本の計画として日本で発案され建設されたものです。一方、ATF2では、それを一歩進めて、計画段階から多国間の協力でプロジェクトを進め、設計・建設を行う、という新しい取り組みになっています。「ATF2は、ATFよりも、国際協力の規模も参加人数も大きなプロジェクトです。ひとつにまとまって仕事をするためには、より細かい配慮が必要になってきます」（浦川氏）。ATF2では、技術、そして国際協力という2つの側面において、ILC実現に向けた試金石としての役割を果たすことが期待されているのです。
