〜 世界一の高性能を準備 〜

物質世界の大きな謎、宇宙誕生で生まれた反物質が何故消えて行ったかという疑問に迫るBELLE実験の成果については、何度も紹介してきました。その際、新しい観測データを生み出し続けてきたのがKEKB加速器とBELLE測定器です。今日は、このBELLE実験の主役たちの夏休みが始まったという話題についてお話しましょう。

KEKB加速器とBELLE測定器は昨年10月からほぼ連続して運転されてきました。それがこの7月1日から保守改善のために2か月間のシャットダウンに入ったのです。加速器や測定器にとっては夏休みですが、加速空洞の増設をはじめ加速器コンポーネントの交換やBELLE測定器の改良など作業がびっしりと予定されており、KEKBとBELLE両グループにとっては運転中にも増して忙しい時期となるのです。こうしてKEKB加速器とBELLE測定器にとっては、9月2日の一段と性能をアップした運転再開を目指す大切な2か月の夏休みが始まりました。

「CP対称性の破れ」や「標準理論を超える物理」の研究を続けるBELLE実験にとっていかに多くのB中間子と反B中間子ペアのデータを集められるかが重要です。前回にもお話したように、そのためには加速器のルミノシティー（衝突頻度、fb⁻¹＜フェムトバーン分の一＞の単位で表される）の向上が最重要課題です。その期待に答えてKEKB加速器は、この一年間数々の記録を更新する高ルミノシティーを達成してきました。図1に示されるように、月間の積分ルミノシティーは着実に増え続け、過去一年間の積分ルミノシティーは60fb⁻¹に達しました。これまでの全積分ルミノシティーは約90fb⁻¹となり、競争相手であるアメリカのスタンフォード線形加速器センター（SLAC）のPEP-II加速器とこれでほぼ並んだことになります。ここで積分は総計を意味しています。

高ルミノシティーを得るには、リニアック（線形加速器）で電子と陽電子を効率よく作って、それぞれ電子リングと陽電子リングに入射して貯蔵し、加速器内のビームの軌道とサイズをコントロールしてリング内でのロスを最小限に保ちながら長時間安定に貯蔵し、さらに衝突点でのビームサイズを出来るだけ小さく絞らなければなりません。順調にいった場合、電子と陽電子の入射に約10分使い、約1時間半の間貯蔵してデータ収集をし、ビーム強度がある程度まで減衰したら再入射するというサイクルを繰りかえしています。図2のチャートは6月25日の8時間のKEKB加速器及びBELLE測定器の運転状況を示しています。赤い線が電子（HER, High Energy Ringの略）と陽電子（LER, Low Energy Ringの略）のビーム強度を電流（mAの単位）で表わしたもので、入射によって増えた後、貯蔵中に減衰する様子がわかります。黄色の線がルミノシティーで、ビーム電流が減衰するにつれて下がっていきます。緑の線はBELLE測定器で記録された入射サイクルごとの積分ルミノシティーを表しています。このチャートはKEKBのホームページで一般に公開されています。その結果についてはKEKB加速器やBELLE測定器のメンバーは勿論ですが、KEK首脳部やこの実験の競争相手であるSLACを含めた多くの人たちがこれを見て一喜一憂していることでしょう。

今後さらにルミノシティーを向上させるには、ビーム電流を増やす必要がありますが、大電流になるほどビームが通るパイプの発熱や放電の問題が深刻になります。発熱や放電は真空を悪化させビーム電流の減衰を招くだけでなく、ビームパイプの破損事故にもつながりかねません。また、ビーム軌道の不安定性を招く場合もあります。図2の空色と紫色の線はそれぞれビームの寿命とビームパイプ内の真空圧力の変化を示しています。ビーム電流が大きいほどその減衰がはげしく真空も悪いことがわかります。これまで発熱などのため電子と陽電子ビームの電流はそれぞれ約900mAと1500mAに制限されていましたが、夏の改良後はこの制限が緩やかになり、LERの加速空洞（写真1）の増設もあるので電流増加が期待されています。

長い夏休みのシャットダウンもKEKB加速器とBELLE測定器にとっては新たな出発の準備期間です。この秋のさらなる活躍再開にご期待ください。

※もっと詳しい情報をお知りになりたい方へ

→KEKBのwebページ
http://www-acc.kek.jp/WWW-ACC-exp/KEKB/KEKB-home.html
→BELLEのwebページ
http://belle.kek.jp/