「SuperKEKBプロジェクト」加速器が本格稼働しました

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。

KEKBとSuperKEKBの違い

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に関する用語、数値

各フェイズの意味付け

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。

KEKBからSuperKEKBへの高度化改造（2010年〜）

フェイズ1 （2016年2月～6月）

• ・ビーム衝突無しで、加速器のビーム調整を十分に行い、Belle II測定器を衝突点に導入できる状況を作る。

• ・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）

• ロールイン（2017年4月11日）：Belle II 測定器を衝突点に導入し、SuperKEKB加速器とBelle II測定器が合体

フェイズ2（2018年3月～7月）

• ・ビーム衝突調整、KEKBの設計値を目指す
• ・Belle II VXD測定器（崩壊点検出器）を導入可能かの判断

• ・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)

• VXDを設置してBelle II測定器を完成

フェイズ3（2019年2月～）

• ・ルミノシティをさらに上げながら、運転を継続
• ・新たな物理法則の発見を目指し、衝突反応のデータを蓄積、解析

◇ KEKBからSuperKEKBまでの年表

KEKB / Belle

• 1988 設計に着手
• 1994 建設開始
• 1999 衝突実験開始
• 2001 世界最高ルミノシティ
• 2003 設計ルミノシティを超える
• 2009 設計ルミノシティの２倍を超える →SuperKEKBはさらに40倍を目指す
• 2010年6月 運転終了

KEKB運転と並行して、SuperKEKB/Belle IIへの高度化検討・設計を進める。

SuperKEKB/Belle II

• 2010 高度化改造の建設開始
• 2016年2～6月 加速器調整運転（Phase 1、衝突なし）
• 2016 Phase 2への移行作業を開始
• 2017 Belle II をロールイン、衝突点改造を継続
• 2018 実験（Phase 2）開始

画像集

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