Организация по исследованию ускорителей высоких энергий (高 エ ネ ル ギ ー 加速器 研究 機構, Kō Enerugī Kasokuki Kenkyū Kikō ) , известная как KEK , - это японская организация, целью которой является управление крупнейшей лабораторией физики элементарных частиц в Японии, расположенной в Цукубе , префектура Ибараки . Она была основана в 1997 году. [1] Термин «KEK» также используется для обозначения самой лаборатории, в которой работает около 695 сотрудников. [2] Основная функция KEK - обеспечение ускорителей частиц и другой инфраструктуры, необходимой для физики высоких энергий , материаловедения ,структурная биология , радиационная наука, информатика , ядерная трансмутация и так далее. Многочисленные эксперименты были проведены в KEK внутренними и международными коллаборациями, которые использовали их. Макото Кобаяси , заслуженный профессор KEK, известен во всем мире своими работами по CP-нарушению и был удостоен Нобелевской премии по физике 2008 года .
Учредил | 1 апреля 1997 г. |
---|---|
Штаб-квартира | Цукуба , Ибараки , Япония |
Генеральный директор | Масанори Ямаути |
Принадлежности | Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий |
Веб-сайт | http://www.kek.jp/en/ |
Координаты : 36 ° 08′55 ″ с.ш., 140 ° 04′37 ″ в.д. / 36,14861 ° с.ш.140,07694 ° в.
История
KEK был основан в 1997 году в результате реорганизации Института ядерных исследований, Токийского университета (основан в 1955 году), Национальной лаборатории физики высоких энергий (основан в 1971 году) и Лаборатории мезонов Токийского университета (основан в 1971 году). в 1988 г.). [1] Однако реорганизация не была простым слиянием вышеупомянутых лабораторий. Таким образом, KEK был не единственным новым институтом, созданным в то время, потому что не вся работа вышестоящих институтов относилась к сфере физики высоких энергий; например, Центр ядерных исследований при Токийском университете был одновременно создан для ядерной физики низких энергий в рамках исследовательского партнерства с RIKEN .
- 1971 : Создана Национальная лаборатория физики высоких энергий (КЭК).
- 1976 : Протонный синхротрон (PS) произвел пучок 8 ГэВ, как и было задумано. PS достиг 12 ГэВ.
- 1978 : Основаны завод по использованию ускорительного синхротрона и фотонный завод (ФЗ).
- 1982 : ПФ удалось сохранить электронный пучок 2,5 ГэВ .
- 1984 : Ускоритель накопителя с перемежающимися кольцами в Ниппоне (ТРИСТАН) с накопительным кольцом (AR) ускорил электронный пучок до 6,5 ГэВ.
- 1985 : AR ускорила пучок позитронов до 5 ГэВ.
- 1986 : Главное кольцо (MR) ТРИСТАНА ускорило пучки электронов и позитронов до 25,5 ГэВ.
- 1988 : энергия MR была увеличена до 30 ГэВ с помощью сверхпроводящих ускоряющих резонаторов.
- 1989 : В Высшем университете перспективных исследований были открыты кафедры науки об ускорителях и синхротронном излучении .
- 1994 : Начато строительство Б-завода KEKB .
- 1995 : Завершены эксперименты TRISTAN ( AMY , JADE, TOPAZ, VENUS).
- 1997 : Создана Организация по исследованию ускорителей высоких энергий.
- 1998 : Первое хранилище балок на кольце KEKB (KEK B-factory).
- 1999 : Начался эксперимент по колебанию нейтрино с длинной базой ( K2K ). Эксперимент Belle в KEKB начал свою работу.
- 2001 : Начато строительство высокоинтенсивных ускорителей протонов ( J-PARC ).
- 2004 : Стал Межуниверситетским исследовательским институтом Корпорации по исследованию ускорителей высоких энергий. К2К эксперимент закончился.
- 2005 : Открыт кампус Токай. Эксперименты на PS закончились.
- 2006 : Основан центр J-PARC .
- 2008 : профессор Макото Кобаяши получил Нобелевскую премию по физике 2008 года .
- 2009 : Завершено строительство J-PARC .
- 2016: Первые витки и успешное хранение пучков в электронных и позитронных кольцах SuperKEKB [3]
- 2017: Завершена обкатка эксперимента Belle II в Цукубе, Япония.
- 2018: Первые столкновения лучей SuperKEKB внутри детектора Belle II [4]
Организация
KEK имеет четыре основных лаборатории
- Лаборатория ускорителей: лаборатория для изучения, разработки, строительства и управления ускорителями частиц .
- Институт элементарных и ядерных исследований: Лаборатория физики на пьедестале для изучения физики элементарных частиц , ядерной физики и астрофизики .
- Институт материаловедения: лаборатория прикладной физики для изучения структур материалов.
- Лаборатория прикладных исследований: лаборатория, используемая для поддержки исследований с использованием ускорителей частиц .
Ученые КЭК проводят обучение докторов наук. слушатели курса факультета наук об ускорителях высоких энергий при Аспирантуре перспективных исследований .
Место расположения
- Кампус Цукуба: 1-1 Охо, Цукуба, Ибараки 305-0801, Япония
- Кампус Токай: 2-4 Сиране Сираката, Токай-мура, Нака-гун, Ибараки 319-1195, Япония
Ускорители элементарных частиц
Текущий комплекс
- SuperKEKB : электронно-позитронный коллайдер и обновление до KEKB . С двумя кольцами хранения: 7 ГэВ электронного накопительного кольца и 4 ГэВ позитрона накопительного кольца . Окружная длина составляет около 3,016 км. Большое количество B-мезонов и анти- B-мезонов будет генерироваться, обеспечивая данные для эксперимента Belle II .
- Photon Factory (PF): электронное накопительное кольцо используется для экспериментов с синхротронным светом . Длина по окружности около 187 м. Энергия электронного пучка 2,5 ГэВ.
- Усовершенствованное кольцо Photon Factory (PF-AR): электронное накопительное кольцо используется для экспериментов с синхротронным светом . Этот ускоритель генерирует импульсное рентгеновское излучение высокой интенсивности с электронным пучком 6,5 ГэВ. Длина по окружности около 377 м. Это кольцо использовалось как бустерный синхротрон для электронно-позитронного коллайдера TRISTAN и первоначально называлось TRISTAN Accumulation Ring (AR).
- KEK e + / e- Linac: комплекс линейного ускорителя, используемый для инжекции электронов с энергией 8,0 ГэВ и позитронов с энергией 3,5 ГэВ в KEKB. Линейный ускоритель также обеспечивает 2,5 ГэВ электронов для PF и 6,5 ГэВ электронов для PF-AR. В последние годы линейный ускоритель был модернизирован до SuperKEKB .
- Испытательная установка ускорителя (ATF): испытательный ускоритель ориентирован на создание пучка со сверхнизким эмиттансом. Это один из важнейших методов реализации будущего электронно-позитронного линейного коллайдера. Энергия пучка электронов при нормальной работе составляет 1,28 ГэВ.
- Испытательная установка сверхпроводящих радиочастот (STF): испытательная установка для создания и эксплуатации испытательного линейного ускорителя с высокоградиентными сверхпроводящими полостями в качестве прототипа основных линейных ускорителей для Международного линейного коллайдера (ILC).
- Япония Протон Ускоритель исследовательский комплекс ( J-PARC ): протонный ускоритель комплекс , состоящий в основном из 600 МэВ ЛУ , 3 ГэВ синхротронного и 50 ГэВ синхротрона . J-PARC был создан в сотрудничестве между KEK и JAEA и используется в ядерной физике , физике элементарных частиц , мюонной науке, нейтронной науке, системах с ускорителем (ADS) и ряде других приложений.
- Цифровой ускоритель KEK (KEK-DA) представляет собой реконструкцию бустерного протонного синхротрона KEK на 500 МэВ, который был остановлен в 2006 году. Существующие линейный ускоритель с дрейфовой трубкой на 40 МэВ и ВЧ резонаторы были заменены источником ионов электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). встроены в высоковольтный терминал 200 кВ и индукционные ускорительные ячейки соответственно. В принципе, DA способен ускорять любой тип иона во всех возможных зарядовых состояниях. [5]
Комплекс останова
- Протонный синхротрон ( PS ): ускорительный комплекс для ускорения протонов до 12 ГэВ. PS состоял в основном из предускорителя на 750 кэВ, линейного ускорителя на 40 МэВ , бустерного синхротрона на 500 МэВ и главного кольца на 12 ГэВ. PS использовался для ядерной физики и физики элементарных частиц . PS также предоставила пучок протонов 12 ГэВ на линию пучка нейтрино в KEK для эксперимента KEK to Kamioka ( K2K ). В 1976 году ПС достигла проектной энергии 8 ГэВ. В 2007 году ПС была остановлена.
- Линия пучка нейтрино: линия пучка для переноса нейтрино в Супер-Камиоканде , который находится примерно в 250 км от KEK, и эксперимент по осцилляциям нейтрино, названный K2K, проводился с 1999 по 2004 год. Эксперимент по осцилляциям нейтрино под названием Токай - Камиока ( T2K ) проводится с использованием J-PARC с 2009 года.
- Переносной ускоритель хранения с пересекающимися кольцами в Ниппоне (ТРИСТАН): электрон-позитронный коллайдер работал с 1987 по 1995 год. Основная цель заключалась в обнаружении топ-кварка . Энергия электронов и позитронов составляла 30 ГэВ. В TRISTAN было три детектора: TOPAZ, VENUS и AMY. KEKB был построен с использованием туннеля TRISTAN.
Бег и планы на будущее
- SuperKEKB : электрон-позитронный коллайдер, состоящий из 7 Г электронных накопительного кольца и 4 Г позитрона накопительного кольца , чтобы достигнуть более высокой светимость путем увеличения тока луча, фокусировок пучков в точке взаимодействия и делая электромагнитный луч-луч взаимодействия небольшие. Целевая светимость была установлена на 8 × 10 35 см -2 с -1 , что примерно в 60 раз выше, чем исходное расчетное значение KEKB. SuperKEKB использует схему нанопучков. KEK построит новое демпфирующее кольцо , чтобы генерировать пучок позитронов в нанометровом масштабе. В октябре 2010 года правительство Японии официально одобрило проект SuperKEKB, а в июне 2010 года на 2010-2012 годы был выделен первоначальный бюджет в размере 100 миллионов долларов (100 иен = 1 доллар) для Программы поддержки очень продвинутых исследований. Общий бюджет программы составляет около 315 миллионов долларов (100 йен = 1 доллар). Модернизация будет завершена, и первые столкновения были проведены в 2018 году. Наибольшая светимость будет достигнута в 2021 году. Эксперимент Belle II будет проводиться с использованием SuperKEKB .
- Компактный линейный ускоритель с рекуперацией энергии (cERL): испытательный ускоритель для будущего синхротронного источника света под названием Energy Recovery Linac (ERL). cERL будет изучать неопределенность физики ускорителя в ERL посредством пучковых экспериментов. Ввод в эксплуатацию пучка в cERL будет запланирован с 2013 г. с электронным пучком 35 МэВ. KEK планирует построить ERL на 5 ГэВ, обеспечивающий сверхвысокую яркость и ультракороткий импульсный синхротронный свет после экспериментов cERL.
- Международный линейный коллайдер (ILC): будущий электрон-позитронный линейный коллайдер, состоящий из сверхпроводящих полостей длиной примерно 31 км и двух демпфирующих колец для электронов и позитронов с окружностью 6,7 км. Энергия электронов и позитронов будет до 500 ГэВ с возможностью повышения до 1 ТэВ. В ILC задействовано около 300 лабораторий и университетов по всему миру: более 700 человек работают над дизайном ускорителя, а еще 900 человек - над разработкой детекторов. Работы по проектированию ускорителей координируются Global Design Effort, а работы по физике и детекторам - World Wide Study. [6]
Компьютеры [7]
У KEK есть компьютеры самого быстрого класса в Японии, а вычислительный исследовательский центр в KEK управляет компьютерными системами. Теоретическая производительность работы SR16000, в супер - ЭВМ , сделанные HITACHI , 46 Т FLOPS . Теоретическая производительность Blue Gene Solution, суперкомпьютера IBM , составляет 57,3 терафлопс. Эти суперкомпьютеры использовались в основном для изучения квантовой хромодинамики и физики числовых ускорителей , и эти суперкомпьютеры были отключены, чтобы представить следующий суперкомпьютер в будущем. Центр вычислительных исследований также управляет другими компьютерными системами: KEKCC, B-factory Computer System и Synchrotron Light Computer System.
KEK организовал первый веб-сайт в Японии 30 сентября 1992 года. Оригинальный веб-сайт все еще можно увидеть. [8]
Смотрите также
- SuperKEKB
- Belle II эксперимент
- КЕКБ (ускоритель)
- Belle эксперимент
- Макото Кобаяши (физик)
- J-PARC
- Супер-Камиоканде
- Международный линейный коллайдер
- ЦЕРН
- Фермилаб
- DESY
- Национальная ускорительная лаборатория SLAC
- Брукхейвенская национальная лаборатория
- ЭМИ эксперимент
Рекомендации
- ^ а б «История» . КЕК . Проверено 12 августа 2016 .
- ^ 各種 デ ー タ(на японском). КЕК . Проверено 12 августа 2016 .
- ^ «2 марта 2016 - KEK: Первые повороты и успешное хранение пучков в электронных и позитронных кольцах SuperKEKB» . www.interactions.org . Проверено 10 августа 2016 .
- ^ «Доклад на KEK: электроны и позитроны впервые сталкиваются в ускорителе SuperKEKB» . Проверено 29 мая 2018 .
- ^ Т. Ивашита ; и другие. (2011). «Цифровой ускоритель КЭК» . Специальные темы физического обзора: ускорители и пучки . 14 (7): 071301. Bibcode : 2011PhRvS..14g1301I . DOI : 10.1103 / PhysRevSTAB.14.071301 .
- ^ ILC-Факты и цифры
- ^ Вычислительный исследовательский центр в KEK
- ^ Первый веб-сайт в Японии (японский)
Внешние ссылки
- Официальный веб-сайт
- Официальный сайт Международного линейного коллайдера
- Первый веб-сайт в Японии