High Energy Accelerator Research Organization (高エネルギー加速器研究機構, Kō Enerugī Kasokuki Kenkyū Kikō ) , известная как KEK , является японской организацией, 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 работают около 695 сотрудников. [2] Основная функция KEK заключается в предоставлении ускорителей частиц и другой инфраструктуры, необходимой для физики высоких энергий , материаловедения , структурной биологии , радиационной науки, вычислительной науки , ядерной трансмутации и так далее. Многочисленные эксперименты были построены в KEK внутренними и международными коллаборациями, которые использовали их. Макото Кобаяши , почетный профессор KEK, известен во всем мире своими работами по нарушению CP-симметрии и был удостоен Нобелевской премии по физике 2008 года .
KEK был создан в 1997 году в результате реорганизации Института ядерных исследований Токийского университета (основанного в 1955 году), Национальной лаборатории физики высоких энергий (основанной в 1971 году) и Мезонной научной лаборатории Токийского университета (основанной в 1988 году). [1] Однако реорганизация не была простым слиянием вышеупомянутых лабораторий. Таким образом, KEK был не единственным новым институтом, созданным в то время, поскольку не вся работа родительских учреждений попадала под зонтик физики высоких энергий; например, Центр ядерных исследований Токийского университета был одновременно создан для ядерной физики низких энергий в исследовательском партнерстве с RIKEN .
1971 : Создана Национальная лаборатория физики высоких энергий (KEK).
1976 : Протонный синхротрон (ПС) произвел пучок 8 ГэВ, как и было задумано. ПС достиг 12 ГэВ.
1978 : Были основаны Установка по использованию синхротронов и Фотонная фабрика (ФФ).
1984 : Накопительное кольцо (AR) на основе транспозируемого кольцевого ускорителя с пересекающимися накопителями в Японии (TRISTAN) ускорило электронный пучок до 6,5 ГэВ.
Photon Factory Advanced Ring (PF-AR): Электронное накопительное кольцо используется для экспериментов с синхротронным светом . Этот ускоритель генерирует высокоинтенсивное и импульсное рентгеновское излучение с электронным пучком 6,5 ГэВ. Длина окружности составляет около 377 м. Это кольцо использовалось как бустерный синхротрон для TRISTAN, электронно-позитронного коллайдера, и изначально называлось TRISTAN Accumulation Ring (AR).
KEK e+/e- Линейный ускоритель
KEK e+/e- Linac: Линейный ускорительный комплекс, используемый для инжекции электронов 8,0 ГэВ и позитронов 3,5 ГэВ в KEKB. Линейный ускоритель также обеспечивает электроны 2,5 ГэВ для PF и электроны 6,5 ГэВ для PF-AR. В последние годы линейный ускоритель был модернизирован для SuperKEKB .
Accelerator Test Facility (ATF): Тестовый ускоритель нацелен на создание сверхнизкоэмиссионного пучка. Это один из основных методов для реализации будущего электрон-позитронного линейного коллайдера. Энергия пучка электронов составляет 1,28 ГэВ при нормальной работе.
Испытательная установка сверхпроводящих радиочастот (STF): испытательная установка для создания и эксплуатации испытательного линейного ускорителя с высокоградиентными сверхпроводящими резонаторами в качестве прототипа основных систем линейных ускорителей для Международного линейного коллайдера (ILC).
Цифровой ускоритель KEK (KEK-DA) представляет собой реконструкцию протонного синхротрона KEK 500 МэВ, который был закрыт в 2006 году. Существующие 40 МэВ дрейфовая трубка линейного ускорителя и радиочастотные резонаторы были заменены источником ионов электронного циклотронного резонанса (ECR), встроенным в высоковольтный терминал 200 кВ и индукционные ускоряющие ячейки соответственно. DA, в принципе, способен ускорять любые виды ионов во всех возможных зарядовых состояниях. [5]
Выключение комплекса
Протонный синхротрон ( PS ): ускорительный комплекс для ускорения протонов до 12 ГэВ. PS в основном состоял из предварительного ускорителя 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 обеспечивал пучок протонов на 12 ГэВ для линии нейтринного пучка в KEK для эксперимента KEK- Kamioka ( K2K ). PS достиг своей проектной энергии 8 ГэВ в 1976 году. PS был закрыт в 2007 году.
Ускоритель с кольцевым пересечением хранилищ в Ниппоне (TRISTAN): электрон-позитронный коллайдер работал с 1987 по 1995 год. Основной целью было обнаружение топ-кварка . Энергия электронов и позитронов составляла 30 ГэВ. TRISTAN имел три детектора: TOPAZ, VENUS и AMY. KEKB был построен с использованием туннеля TRISTAN.
Бег и планы на будущее
SuperKEKB : электронно-позитронный коллайдер, состоящий из электронного накопителя на 7 ГэВ и позитронного накопителя на 4 ГэВ , для достижения более высокой светимости посредством увеличения тока пучка, фокусировки пучков в точке взаимодействия и уменьшения электромагнитных взаимодействий пучка с пучком. Целевая светимость была установлена на уровне 8×10 35 см −2 с −1 , что примерно в 60 раз выше первоначального проектного значения KEKB. SuperKEKB принял схему нанопучка. KEK построит новое демпфирующее кольцо для генерации наномасштабного позитронного пучка. В октябре 2010 года правительство Японии официально одобрило проект SuperKEKB, а в июне 2010 года был выделен первоначальный бюджет в размере 100 миллионов долларов (100 иен = 1 доллар США) для Программы поддержки очень продвинутых исследований на 2010-2012 годы. Общий бюджет программы составляет около 315 миллионов долларов (¥100 = $1). Модернизация будет завершена, и первые столкновения были проведены в 2018 году. Самая высокая светимость будет достигнута в 2021 году. Эксперимент Belle II будет проведен с использованием SuperKEKB .
Компактный линейный ускоритель с рекуперацией энергии (cERL): испытательный ускоритель для будущего источника синхротронного света под названием Energy Recovery Linac (ERL). cERL будет изучать неопределенность физики ускорителя в ERL с помощью экспериментов с пучком. Ввод пучка в эксплуатацию в cERL будет запланирован с 2013 года с электронным пучком 35 МэВ. У KEK есть план, согласно которому после экспериментов cERL будет построен 5 ГэВ ERL, обеспечивающий сверхвысокую яркость и сверхкороткие импульсы синхротронного света.
Международный линейный коллайдер (ILC): будущий электронно-позитронный линейный коллайдер, состоящий из сверхпроводящих полостей длиной около 31 километра и двух демпфирующих колец для электронов и позитронов с окружностью 6,7 километра. Энергия электронов и позитронов будет достигать 500 ГэВ с возможностью повышения до 1 ТэВ. В ILC задействовано около 300 лабораторий и университетов по всему миру: более 700 человек работают над проектированием ускорителя, а еще 900 человек — над разработкой детектора. Работа над проектированием ускорителя координируется Global Design Effort, а работа над физикой и детектором — World Wide Study. [6]
KEK имеет компьютеры, которые являются самыми быстрыми в классе в Японии, и Исследовательский вычислительный центр в KEK управляет компьютерными системами. Теоретическая производительность SR16000, суперкомпьютера, произведенного Hitachi , составляет 46 T FLOPS . Теоретическая производительность Blue Gene Solution, суперкомпьютера, произведенного IBM , составляет 57,3 TFLOPS. Эти суперкомпьютеры использовались в основном для изучения квантовой хромодинамики и численной физики ускорителей , и эти суперкомпьютеры были закрыты для того, чтобы представить следующий суперкомпьютер в будущем. Исследовательский вычислительный центр также управляет другими компьютерными системами: KEKCC, B-factory Computer System и Synchrotron Light Computer System. [7]
KEK разместил первый веб-сайт в Японии 30 сентября 1992 года. Оригинальный веб-сайт можно увидеть до сих пор. [8]
^各種データ (на японском языке). КЕК . Проверено 12 августа 2016 г.
^ "2 марта 2016 г. - KEK: Первые повороты и успешное хранение пучков в электронных и позитронных кольцах SuperKEKB". www.interactions.org . Март 2016 г. Получено 10 августа 2016 г.
^ "Отчет о состоянии KEK: Электроны и позитроны впервые столкнулись в ускорителе SuperKEKB". 26 апреля 2018 г. Получено 29 мая 2018 г.
