[電磁気] 素粒子実験を支える円形加速器たち

素粒子発見を支えた電磁気の基礎。

荷電粒子の加速実験はまず、一直線の線形加速から始まりました。その後『円形にすれば効率良く加速かつ装置を小さくできるのでは』という考えから、この開発が流行しました。少し歴史を振り返ると…

1931年:サイクロトロン加速器、アメリカのローレンスがD電極を用いて加速。陽子ビームを20MeVまで加速することに成功。原子核のクーロン力を超えて核内に到達可能に。1939年ノーベル物理学賞受賞

1940年:ベータトロン加速器、ドイツのヴィデローとアメリカのクルストが開発。電子を30~40MeVまで加速することに成功。これを金属標的に当ててX線・ガンマ線を発生させた。

1944年:マイクロトロン加速器、ソ連のヴェクスラーが開発。サイクロトロン加速器が陽子なのに対し、こちらは電子を加速させる”電子版サイクロトロン加速器”。小型化が容易なため、放射光用貯蔵リングの入射器や医療用電子線加速器として利用。

1945年:シンクロサイクロトロン加速器、ソ連のヴェクスラーとアメリカのマクミランが別々に同時期に開発陽子ビームを340MeVまで加速することに成功。1948年、加速器初となるπ中間子生成に成功

その後はシンクロトロン円形加速器を巨大にして、ひたすら高エネルギーに迫る時代へと突入しました。全周27kmのCERNのLHCは2012年にヒッグス粒子を発見しました。日本ではKEKにあるBell II実験が次の素粒子物理実験として期待を寄せられています。

 

歴史の話はここまで。円形加速器たちの物理学の詳細はpdfをご覧ください。

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電磁気の基礎を抑えるための勉強にもなるため、大学・大学院の入試問題なんかでも頻出となっています。そんなことよりなにより、高エネルギー物理ってカッコイイですよね。

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