ブログ

Apr 27, 2023

SLAC国立加速器研究所

È uno degli edifici esteticamente meno attraenti che si possano immaginare.L'ho dipinto

それは、想像できる限り最も美的に美しくない建物の 1 つです。 施設用のベージュ色に塗られたこの建物は、どこまでもどこまでも伸びていて、長くて執拗にまっすぐな倉庫のように見えます。 牧歌的な半島の風景に広がるこの荒廃からは、バビロンの空中庭園やロードス島の巨像のようなロマンスがにじみ出ていないかもしれませんが、スタンフォードの直線加速器は世界の驚異の 1 つであり、宇宙を理解しようとする人類の絶え間ない探求の記念碑です。

粒子加速器は、大学のメインキャンパス近く、サンド ヒル ロードから離れたスタンフォードの土地にある 426 エーカーの複合施設である SLAC 国立加速器研究所のバックボーンです。 後に SLAC となるものの種は、スタンフォード大学が設立した 1956 年 4 月 10 日に蒔かれました。ヴォルフガング「ピーフ」パノフスキー彼は物理学者仲間のグループを自宅に招いて、大胆なプロジェクトを提案した。それは、世界最大かつ最も高価な物理学研究機器であり、1億1,400万ドル、長さ2マイルの線形電子加速器である。 正式にはスタンフォード線形加速器センター（SLAC）と呼ばれますが、スタンフォードの科学者らから愛情を込めて「モンスター」と呼ばれており、当時としては米国政府が資金提供する最大の民間科学プロジェクトとなる予定でした。

線形加速器は本質的に巨大なライフルであり、クライストロンと呼ばれる強力なマイクロ波機械によってその速度は光速の 99.999 パーセントまで加速される電子弾を、陽子などの亜原子ターゲットに向かって長く真っ直ぐな銃身に発射します。 電子がターゲットに衝突すると、巨大な磁石を使用した分光計が生成された粒子の破片を測定します。 これにより、科学者は、存在する最も基本的な物体と、それらを結合したり離したりする力を研究することができます。

1962 年に、それぞれ長さ 2 マイルの 2 つの構造物の建設が始まりました。1 つは地上に 245 個のクライストロンを収容し、もう 1 つは地下 25 フィートに加速器を収容しました。 建設には地球の曲率を考慮した精度が要求されました (2 マイルにわたって 20 インチの垂直調整)。

1966 年 5 月、最初の電子ビームが加速器を撃ち落とし、標的の陽子に衝突しました。 2 年後、このモンスターは物理学者を長年悩ませてきた理論上のドラゴンを倒すために使用されました。 一連の陽子散乱実験により、陽子の内部の粒子はこれまで考えられていたような単なる数学的便宜的なものではなく、実際に存在することが証明されました。 それらは、ある単語にちなんでクォークと名付けられました。ジェームス・ジョイスのフィネガンズウェイク。 SLAC物理学者リチャード・E・テイラーと彼の MIT の共同研究者らは、クォークに関するこの研究でノーベル賞を共同受賞しました。

線形加速器の成功に基づいて、科学者たちはスタンフォード陽電子電子加速リング (SPEAR) と呼ばれる円形構造を使用して粒子を直接衝突させ始めました。 電子と反電子 (別名陽電子) がリング内で衝突すると、新しい粒子、チャームド クォークとタウ レプトンが出現しました。 これらの発見は高エネルギー物理学に革命をもたらし、SLAC の科学者にさらに 2 つのノーベル賞をもたらしました。

スタンフォードの線形加速器は、宇宙を理解しようとする人類の絶え間ない探求の記念碑です。

SLAC の研究者は、新しい最先端の機器を構築するためにマシンを創造的に再利用しました。 SPEARの副作用が最初のきっかけとなった。 科学者たちは、リングを周回する電子がシンクロトロン放射として知られる強力な X 線を放出することを知っていましたが、これはほとんどの場合、無駄で危険な迷惑物とみなされていました。 しかし、先見の明のある少数の科学者は、X 線を使用して他の機械では実行できない研究を実行できることに気づきました。 こうしてスタンフォード シンクロトロン放射線プロジェクトが誕生し、後にスタンフォード シンクロトロン放射線光源 (SSRL) と呼ばれるようになりました。 世界で最も強力な X 線装置により、科学者は世界を原子および分子レベルで研究することができます。

2 番目の再利用はさらに劇的でした。 2008 年までに、SLAC のオリジナルの線形加速器が時代遅れになったため、これまでテストされていなかった新しい技術である X 線レーザーに軸足が置かれました。 科学者らは、これまでと同様に加速器の最後の 3 分の 1 を利用して電子ビームを生成し、さらに革命的なイノベーションを追加することを提案しました。強力な磁石を使用して電子を小刻みに動かし、X 線を生成し、それがレーザー パルスを形成します。 これにより、SSRL からの X 線よりも 100 億倍明るい X 線が生成され、研究者は非常に小さな物体やプロセスの画像をリアルタイムで記録できるようになります。 事実上、科学者は実際の化学や生物学の映画を作成できるようになる。

現場の多くは懐疑的だった。 「コミュニティの大部分、おそらく半分は、（それが）うまくいくとは信じていませんでした」と博士は述べた。パーシス・ドレル 、元SLACディレクター、SLACドキュメンタリーに出演。 しかし、2009年のある夜、彼女は「レーザーがある」という言葉で目が覚めた。 リニアック コヒーレント光源 (LCLS) は稼動しており、SLAC における光ベースの研究の画期的な新段階が始まりました。 科学者たちはLCLSのレーザーを使用して、病気の伝播に関与するタンパク質の分子構造を解明しました。 星の中心にある非常に熱くて密度の高い物質を研究します。 そして次世代鎮痛剤の開発。

1966 年の開設以来、SLAC は世界で最も生産的な科学プロジェクトの 1 つであり、宇宙の基本的な側面に (文字通り) 光を当ててきました。 州間高速道路 280 号線の下にある長い倉庫は見苦しいかもしれませんが、人類の知識の領域に貢献してきたものは、ゴールデン ゲート ブリッジと同じくらいそびえ立っています。