第79回J-PARCハローサイエンス
それでは帝国となりましたので本日の ハローサイエンスを始めます本日の司会は Jパークセンターココセクションの大葉が 務めさせていただきますよろしくお願い いたし ますはいそれでは本日は世界の大強度用紙 加速機があるのはあれのおかげですという テーマです世界にはJPのような大強度の 行子加速施設が5つもありますがえこれら の全ての加速機でビームを入社する方法に は必ずあれを採用しているとのことです 加速機の世界で果すことのできないあれと は一体何なのでしょうかえ本日の講師はJ パークセンター加速ディビジョンの原田幸 先生です先生よろしくお願いします よろしくお願いしますそれではよろしくお 願いいたします本日は中お越しいだきまた 全の方ご参加いただきありがとうござい ますえっと私は第79回えJパーハロー サンスとして世界の代表でた時があるのは あれのおかげですえっとふざけたタイトル な感じがしますけどえっと帰る頃にはあれ が何だったのかなと分かって帰ってくれる かな思ってますまたあと発表資料のえっと 上にページ番号を振ってますP1っていう のが1ページ目のことですえZOOMの方 えっと質問等がある時にはページ番号え何 ページ目のと言ってもらえるとえっと回答 がしやすいかなと思いますのでよろしくお 願いし ますはいえっとまず2ページ目えっと自己 紹介させていただきます私原田弘幸41歳 ですえJPセンターの加速ディビジョンま 様々な学会に所属していますえ私は大分県 出身ですでえっと高校の時は野球をやって ましてそこからえっと広島大学の方に入学 広島大学に入って研究室に配属されて4年 生からえっとアメリカのブルックヘブン 国立研究所で高エネルギー衝突実験って いうのをやってきましたこれは高速まで 加速された金と金の原子格を反対側に加速 されたものを正面衝突させてえ宇宙の初期 のえ研究を行うような研究ですでその後 広島大学のえ収支家庭に進学しえっと中支 2年生からえ量子加速における大共同化ま 高品質化安定化の研究を行ってまいりまし たでえっとその合原子力機構にえっとき ましてえっとさんで卒業後えJパークにで Jパークで博士論文を書きましたので えっともう2004年5年からい るってことでえっとまだ41歳ですけど もう18年の人になりますさてえっと加速 機と言となんかビムを作るだけの装置だと 思われるんですけど実はノーベル省物理 学長も受賞してる人がいますえ昔で言と
ローレンスまサイクロトロンの開発を行っ てまたコッククロフトやボルトンなど実際 この名前を冠をかぶった加速器をえ作って いる方まこのらの赤文字の方々は新たな 加速原理や加速器開発によって明らかに なった物理現象というものに関しては加速 機の研究者もノーベル物理学書を受賞して いますまこういうこの受賞ま加速機研究者 になりたいと思ってる人は少ないかもしれ ませんけど加速機というのは理論と実験 両方ができるようなえ装置開発も含めてえ 非常に先に渡った研究となっています是非 興味がある方は加速機も研究分野に視野に 入れてもらえたらなと思い ますさてえっと代表で用ビムを用いた最 先代研究もうここにいらっしゃる方は えっと僕より詳しいのかもしれませんが えっとかなりクロートの方が集まってる ことなんですがえ高エネルギー用紙高 エネルギーまで加速された用紙をえ原子核 などの標的に照射するとえっと衝突後に 様々な虹粒子がえと発生しますでこれこれ らのニ例えばえ30部のエネルギーで当て たビームに関してはミ粒子や中性子などの このビームを使ってえ物質の内部構造また その挙動というものの解明に行うような再 先端の研究を行ってます次に30ジム さらに加速されたビームを使ってはえ軽 中間子やニュートリノビームというものが 多く発生しますのでこれらを基いた未知の 物理現象の探索また宇宙や質量の期限に 迫る実験というものを餌管に行うでこれら の大統計で高制度な実験を行うためには もちろんこの一次粒子であるえ用紙を いっぱい詰め込んだ大強度ビームという ものが必須となってきますそのためにこの 大強度化っていうのはあの非常に重要な テーマですで私はこの大強度のビームを 作るというところがえ専門分野となって ますさてえJパークもうこれ何度もえご覧 になってると思うんですけどJパークは このオレンジ色の3つの加速器とええっと 水色色のえっと3つの実験室で現在は 成り立っていますでこの加速機えっと最初 にですがえ1つ目の加速機で高速の71 まで加速しえ次の加速機で高速の97%の で最後のえシリングシンクロトロンでは 高速のほぼ高速に近いえ速度まで加速して え実験を行っているものですそして様々な 実験施設やね求して最先端の研究を行っ てるま世界最高レベルのえ大度用事加速機 となって ますで今回の主役はこの2番目のえっと 加速機1番目の加速機から入るところから 2番目の加速機ここになりますここが大
強度ビームを生成している場所ですさてJ パークえジャパンプロトンアクセラレータ リサーチコンプレックスま皆さんご存知の 方も多いと思うんですけどよくえっと メーカーの方が来られる時にJパークとい て経を使われることがありますえっと何の 公園だろうと思うぐらいえっとパークと 言われることがありますがここはえっとC これCの意味はえっと日本の陽子加速器 研究の複合施設意ねコンプレックス形何が 複合かというとまず3ジブの陽子ビームは 中世者ミオンを使ってま実験を行ってます がえ海外を目に向けるとえっとアメリカの オークリッチ国立研究所イギリスの ラザフォードアップルトン研究所また中国 の中国科学院高能物物理研究所などのまえ 施設と研究所とま競合してる形で行ってる ような事件 教官また30ジブの陽子ビームに関しては えアメリカのえフェルミ国立加速研究所や 欧州原子核研究所などのえ競合施設をえ 粒子実験に関してはえ競合してる形つまり 海外では別々の研究所施設を建設して1つ のテーマに絞って一生懸命え実験や研究を やるっていうものに関してこのJパークは 様々な研究2つの大きなテーマの研究が 集約された国際的な複合研究施設まそう いう意味でコンプレックスのえCという ものがあるものですでえっとこのようにま 日本らしいえっと普海外だと1つの研究に 関して1つの研究所がメインプロジェクト としてあるんですが日本らしくえ2つの ケマをえ合体させて効率よく実験を行うま 予算を削減するというものもありますが 行ってやってるものがJパまその分難しさ というものもあり ますさてもうご存知の方ばかりだと思うん ですがえっとまたビームを少し簡単にお さえさせてもらいますでビームとはえっと 光や電磁波また粒子などを同じ方向に集団 で速度を持って進むものと私は定義してい ますでこの例えばレーザービームこれ私が 持ってるレーザーですけど光源からえ出て きたランプの光原の周りにえっと強心器と 呼ばれるミラーを置いそこで光を溜め込ん で同じ方向のものだけが出射されていく そうするとこのようなレーザーができるま これも同じ方向を向かってやってるこれを レーザービームと言われるんですでえっと 片や粒子ビームというものものに関しては え粒子として連続的になだとえっと行く 連続ビームまたパラス上時間的にまとまっ たパラスビームといったものがありますで 今回の主役は電荷を帯びた家電粒子ビーム を取り扱います
さてえっと電場を使ってえっとビームを えっと加速するえっとビームはえ電場や 磁場を使ってえっと制御したり加速したり するでここ簡単にえっと4元と呼ばれる もののえっと装置を示させてもらいますが えっと電場による力は電場の向きと同じ 方向に加わっていきますまなので比較的 少し考えやすい面もありますでこれは クロンの法則でこのような式で表せます 例えばはえっとこの源容器の中をガスで 充満させそこでえっとフィラメントなどを 炊いてプラズマを作りますでプラズマを 作った後にえここに例えば10万Vえっと ピカチュウと同じ電卓をかけるとえっとま 我々の時では100kgVと言いますが かけるとこのような形でえビームは加速さ れて出てくるとでその時の持った エネルギーがえっと10万電子ボルトま 10kmエレクトロンボルトという形でま 我々は100ケブとかあ100ですね 100ケブとか言ったりしますけどえこう いうエネルギーになってでこれをさらに 加速させていくという形になりますでJ パークではえこのドリフトチューブリニア と呼ばれるここのえっと筒上のもので筒と 筒がこう繋がっているんですが筒と筒の間 の電場を使ってえ徐々に徐々にえ高速近く まで加速していっているまこのような形で どんどん速こういう時にえっと電場が用い られ ますはい次に磁場を使ってビームを制御 するえっとこ特に今回のテーマでは磁場と いうものがとてもよく出てきますでえ磁場 はフレーミングの左手の法則で磁場による 力は家電粒子がま速度を持って進むとそれ は電流と見なすことができ電流の向きと 磁場の向きに対して垂直の方向にこのよう な形の垂直の方向に伝わりますあ力を受け ますなのでちょっといつも考える時に左手 を使って右や左考えないと少しややこしく はなってますでまその式はえっとこのよう な形でってますでえっとこのQとVって いうのはえっと単位時間あたりの電荷量 って相当すれますのでこれを電流と言ます でえっとこの式で表すことができ ます例えばえっとこのような変更電子作と 呼ばれる向きを変える電磁着はえ2つの極 N局とS局を持っておりえ何もえっとし なければこのような形でまっすぐえっと 粒子は進んでいくでここにこう磁場が発生 するとまビームは力を受けて曲がるといっ た形になり ますでえっとこれえっとJパークの1つ目 の加速器のサカ流の方にあるマ写真ですが この赤いのが変更電車と呼ばれるもので
ラインを曲げながら次のえ30部へ送る ところのライン です次に曲げるではなくてビームを就職 するというものが出てきますけどこれが4 極電車呼ばれてこの緑色のものがものです これらが並んでえっとビームを制御して もの ですじゃあえっと次にビームを収束する 地場を使って収束するということでえっと ビームは家電粒子の塊りでえそれぞれ反発 していきますので何もしないと広がって ビームパイプに衝突してしまいますその ためレンズのような収束する機器が必要で これがえっと4極電車と呼ばれるものです で4極電車は4つの極を持ったものでえ 対抗するえっと極が同じ極という形になっ てますますでえっとこえっと双極士の形の 形状を通ってるんですがこれには意味が ありましてえこれらが作る磁場はこのよう な形でえっとN局からS局へそれぞれ磁場 が出てくでこの時にえっと鉄まこれえ局は 鉄で作ってるんですが鉄の金属の表面から 垂直方向に磁場が出てきますそのためこの 曲がってる局からそれぞれの面に対して 垂直に磁場が出ていくという形そのたこの ような場でこのような場を作るとえっとの 特徴はえっと外側に行くとえっと磁場が 磁極のその磁石と磁石が近くなりますので え磁場が強くなるだんだん強くなっていき ますで離れていくとちょうど真ん中に行く と磁場を感じない0になるといた形になり ますでここで えっとまたえっと右と左でえっとその向き が地場の向きが逆になるというのも特徴 ですでここに家電粒子がきますと電は こちらに対しては内側に力をこちこちらに 対してはえっと自慢の向きが逆なので こちらもえっと反対方向のまた内側に力を でそしてビームは収束されて進んでいくと いった形になりますでこれが4極電子着と 呼ばれるもの ですで4極電車えっとこのようなえっと図 で書いてみると1に対して磁場がそれぞれ えっと離れていけば中心から離れていくと 磁場が強くなっで向きが逆であるとこの ような磁場になりますでえこのような磁場 でかかる力の方向はそれぞれどちらも内側 で外側に切ればいくほど大きく力がかかる といった形 ですさてえっとこれをえっと少し式で見て みるとこれをローレ力と言いますがこの ローレ力というものはえっとこの先ほどの 式の磁場の部分がえっとXに依存して1に 依存して強さが変わりますそしてこのX っていうのはこのKっていうのはこの傾き
のことですちょっと側に行けばいくほど 傾きの分だけえ力が強くなってでこれを また式をこのQとVとKをまとめるとF= -KXという風に読むことができますこれ まどこかで見たことがあるな高向物理で見 たことがあるなというのは式です例えば例 であげるとマネにつけた重りの運動を考え ます1番進んだ時をスタート地点として この時は速度を持ってましたそこで手を 離すと速度をえっと1でこちらの方向に 向かって走り始めますそして中心に伸びた 時に速度が1番早くなってそしてえっと どどに徐々にバネの力で引き物されようと しながらある位置で止まりますで止まった 時には速度は0ですそして次に反対方向に 速度を持って回ってまたもでこれえ高校物 の時に見ていきますがF=-KXえこれは 単振動の重のバネによる振動の式となって ますでこれをイメージして見たら分かる ようににビームの運動も同じマイナスえF =-KXという同じ式つまり内側に収束力 の力を受けてえっとビームは進行していく と形になりますこれえっと加速器の場合は ビームの位置の進行方向に対してこの位置 を見た時にこの傾きというものをえっと 縦軸にとるこちらは時間に対してすると 速度なんですけどこちらは傾きというもの を取りますこれ位相空間えっと分とかっ たりもするんですけどこのように進行し てくにビームはくるくるくるくる回転し ながら速度が傾きが変わって回転しながら 行くとつまり同じようにえっとビームの 中心軌道の周りを振動させながら安定に 移送してでこれをベータトロン振動とま 言いますこれテストには出ませんけど後で 少しこの振動の部分これは味噌であること も出てきます はいじゃあ次に行く前にここまでで質問 あります か早すぎましたかでももうこんなこと 分かってるって感じです かチャットにはい質問が早速入りました はい10ページの電場を使ってビームを 収束することはできないのですかという問 が入っはいえ電場を使ってビームを収束 することはできますできますはいでえっと できますえっとできますのですが収束する というとできるんですね えっと8ページにるえっとこれ進行方向 だけに行くんですが例えばこのマイナスの ところに対して電極を上側と下側に マイナスの電荷を持ったものを設けると えっと例えば反発でえっと内側に曲がろう とするので曲げることはできますしかし えっと先ほどもちょっと述べましたけど
えっと進行方向のこまこの矢印がこうある んですけど速度が早くなると前向いてる 矢印がものすごく長くて長くてっていうか えっと長いために横に少し電場を与えても ほとんど曲がらないというまあの収束でき ないっていうのがあるのでえっと基本 エネルギーが高くなってくるとほとんど 磁場 ですで例えば磁場に関してはこの速度で 決まってくるので基本速度が早くなってい てもえっと十分曲げれるで磁場も強くでき るってのもあるんですけど現場の場合は 曲がりにくくなっていくのでより曲がり にくくなっていくのでどうしても最後は 磁場で曲げていくという形がありますま 電場もちろん曲げたりもするんですけど 現場でも曲げれ ますはいありごいます大丈夫ですかね会場 の方から は大丈夫ですかじゃあ続いていきます よろしくお願いしますじゃあえ続きまして ここももう聞いてるかもしれないですけど 大度やの大強度というものが何ですかて いうことを少し話しますえ強度は僕も最初 こっちに来た時にワッで話してるので何を 言ってるのかなと思ってたんですけどえ 出力強度のワットで示しますそれはビーム エネルギーであるエレクトロンボルトの ボルトとその平均電流アンペアというもの の掛け算でWという風に表現しますでその 平均電流は何でかというとえっと1秒間 あたりの単位時間あたりの電化数という形 になりますつまりえっと火電粒子の数1 パスあたりの火電粒子の数を1秒間あたり いっぱい送れば強度が上がっていくという ことになりますつまり要求される エネルギーが例えば今回の場合3ギガ エレクトロンボット3ジブとか決まってる 場合にはえっとその大強度を得るためには より多くの粒子をより早い繰り返しで どんどん打つことが大強度のえ ですさてえっとジェパークで言うとビーム を大強ビームを作ってるところは最初の2 期の加速機ですでリニアックと呼ばれる 線形加速器400mのものと周長300 150mの3シンクロドロンってりますで えっと先ほどからえっとえっと言ってます けどエネルギーはえっと400メガ エレクトロンボルトまメガメガのはえっと 100万倍でギガは10億倍になりますで えっとこういう形で表記して我々は400 メとかえ3ジブという形で読ますなので こちらの名称は3ジブシンクロトな形なん ですでこれらの2期が繰り返し25hzで 動かしながらつまり1秒間25発実験施設
にビームを供給してるますですで色々 じゃあなぜえ設計型とリング型の 組み合わせなのかと質問を持たせてもらい ましたけどどうも資料は最初に配布され てるようなのでもう答えは皆さん知ってる のかもしれないのでもう次にささします じゃあなぜ組み合わせなのかということで え回答えっと僕が思う回答は2つまず1つ 目効率的なビーム加速を行うでリニアは 先ほどのを発生させる加速空洞で加速して いますでリニアではこの出た粒子がビーム が1回通過してえ加速するものですで今 ここで言うと400目分に加速するまでに は400m必要でしたでそれがえっと つまり30にするにはま単純にそうはいか ないんですけどえっとま3kmすごく長い 距離のえっとリアが必要となって くるしかしこのリングののように1度 えっと通過した加速空洞を使って電場を やいてものを通過したものを何度も何度も 繰り返しえっと通過させることでま効率的 にビーム加速ができる形になりますえっと まあのリニアックだけでえっと高 エネルギー出そうという計画ま日本に ILCという計画ありますけどそれ以外は ほとんどリング加速金にどんどんしていっ て大きなリングを作っていってどんどん 加速していくといった形になり ますでもう1つえJパークでもそうですが このパルス的に時間的に短いビームが要求 されていますでリニアからのビームを周回 ごとにこのえっとリングに重ねてま蓄入社 蓄積ま時間的には圧縮とも言ったりします けどえことをやります具体的には リニアックはこのような形の長い時間にえ 薄いビームが来るでこれをリング尿の中に 何回も何回も重ねてやることでこのような タンパルスのえが高いパルスができでこれ はえっと実験的に言うと例えばこちらだと 低制度まつまり暗い連続的なビデオカメラ こちらで言うと高感度で明るいカメラで シャッターが何回も切られるとそれで動的 な動きを見ていくといった形になります つまりこちらが今色々要求されており えっとま実験によっても変わるんですけど 我々の今代表と加速というものはこちらが 要求されておりえっと なり例えば材料照射とか多分次のえ実験で いうえっとロハローサイエンスが名簿さん という先生がまお話しされるんですけど その時にはなるべく多くを入れたいので なるべく長い時間常に連続的で入れたいと えそういう形もありますが今回の場合は これパルスにすることが大事ですまそれに よって実験制度が段に向上するとますで
ここで言えるのはこのリングに言える入社 回数を重ねればまつまり増やせば増やす ほど大強度ビームがえできるといた形に なります さてここもまた問題ですなぜリング型用紙 加速器の大強度画が実現したのかとでもう すでにえっと送られてる資料に書いてある んで言いますけどえっと答えは陽子ビーム 入社をやめたか容子加速器にも関わらず 用紙ビームを入社することをやめたことで 大強度の用紙加速機ができましたえ具体的 に言うと先ほどのロー連力で言うとえを 示すとでかつえ先ほどのえっと変更電車の 方を示しますこちらに入社ビームと周回 ビームが例えば同じ用紙で同じ電荷であっ た場合同じ磁場中では必ず同じ方向に曲げ られてしまいますえそのため入社ビームと 周回費周回ビームの起動っというものを 一致させることが原理的に不可能ですで つまり同じ運動方程式の前に初期条件を 変えてもいくらやっても繋がらないという 形になりますで片や例えば マイナスの電荷を持ったものとプラスの 電荷を持ったものであれば曲げられる方向 が逆であるためにこう曲げられたビームと いうのはビームをこう重ねることが可能と なりますそして例えば重ねた後になんかの 炭素膜などでこの電荷をプラスに変換 できればそこのビームはどんどん重ねる ことができると形になりますでこれが じゃあBの入社にどう切てきのかを少し話 をし ますえ用紙ビーム入社ですがま用紙ビーム 入社の場合は低強度のビームしか供給でき てませんでえ用紙入社の場合えっと2つ ともどちらとも同じ電荷ですで入社ビーム だけ曲げて周回ビーム近づけたいという風 にしますそのため磁石のところにシールド の板をつけて周回ビームはにはビームの 影響をやばさないような形するてしますで これを先ほどのやつにえっと位相空間で 考えます先ほど飲みましたようにある中心 機動ここで入社された場合にある中心軌道 の周りをベタトローン振動するとお伝えし ましたつまりこのような形で振動していき ますそうするとビーム内の粒子はベター トロンシのして周回するにつてやっぱ元の 位置に戻ろうとしてで5678で元の位置 にでこの時見たらあの分かるんですけど こういう振動をしさした場合にはこのシド に当たってしまいますつまりスター前に 入れたものがえすぐにえっとビームが 当たってしまってなくなってしまうという 形になりますでそのためこれこれをあの 避けなきゃいけ
ないでそれでえっと実際に養子入社を行っ てた時はえこのよ形で入社ビームと シールドに対してえここで見える真ん中の 動いてる黒い点これが周回側のえビームの 軌道となりますでここからスタートして えっと行くんですが元に戻っていこうとし て回ってくるのでその黒い点中心軌道を 徐々に徐々にこちらに動かしながらこの シールドにに当たらないように当たらない ようにしてビームを入社します でえっとまどうしても当たる部分も出て くるんですけどやっぱりこう当たると シールドの板がえっと破損してしまったり 例えばえっとビームをロスてなくなって それ以上詰めなかったりと形になりますで これずらしていって最後まで落ちた時に えっと入社がを終了してしまうんですけど この0点にく時にはやっぱり20周回程度 が限度ということなつまり原理的に同じ 電荷のものをなるべく近づけていっぱい れようにしてもこういう制限があるために えっと入者回数が制限されるつまり強度が 制限されるという形になり ますじゃあ片や風水槽用入社これは大強度 用と先ほどから言ってますけどこちらに 関してえこのようにバンプ電子石と呼ば れる電子石を入社の配置し例えばこう 真ん中に炭素マを置きますで入社ラインは この入社電車の方から来ますでこちらに風 水水温え先ほどから用紙じゃなくて電荷を 変えたって言ってるんですけどそれは容子 に電子軽い電子を2つえっとくっつけた ものを風水 いう形になりますこれをえっと前の線形 加速リニアックで作って加速して供給し てるでこのマイナスの電荷であるために えっと送るとこういう形で入ってきますで その後電子タス膜を通る時に電子が2つ 剥ぎ取られて えっとこれ同じ方向に戻っていこうとする はずなんですけど電荷が変わってるために 今度逆側に行くとそうするとビームの周回 側にビームが入っていくことになりますで 入っているビームの分布はこういう形です で次に2回目を入れます1周回って戻って きた上にさらに重ねていくとそしてまた 剥ぎ取って上に重ねるそうするとビームは さらに大きく なるでこれを何度も何度も繰り返すと重ね てビームが大きくすることができ大強度の ビームパラス的に大強度なビームを生成 することができるでこれ原理的にはえっと 無限界えっと入社できます原理としては 装置としてはどうかとなりますけど原理的 には無限界入射することができます
でこれをえっと風水槽音家電変換多重入者 英語で言うとネガティブハイドロゲン チャージエクスチェンジマルタン インジェクションと呼びますえっと長く なるのでま水槽用入社とやったりします けどえこれによって多重入社が可能となっ て大強度のビームが生成できますこれが 今回のテーマのあれですえっとこの手法が なければ大度ビームが生成できなかっいう 形になり ますさてえ世界を目に向けてみますあれが 導いた世界の代表で子速えまず1980年 代えっと英国まイギリスのラザ アップルトン研究所ではえっと約ま数KW のビームを供給してましたそこからえっと 風水槽用入社に改造し75KWそして 160KW200KWま途中でギネス申請 ともしてえっともらってますけど200 KWとえ最初の100倍のイシをこの風 水槽入者を行うことで達成して ますでこのえっとものが確立してここも リニアックとシンクロトロンの重ねま リングトのペアのものになりますで同じ タイプのもので言うとアメリカのオク立 国立研究所で日本で言うとJPでまた中国 もえっとやでもうこの手法が確立したので アメリカのオク率とかはえっとさらに えっと7倍Jパークもさに5倍のインテシ を詰め込む加速機を設計し建設へとえ 向かったわけ ですで日本だけでメイン向けるとえっとJ パークができる前はKK500m ブースターというところで4KW3KW から4KWという出てますつまり1MW っていうのは250倍の強度を詰め込んだ ことになりますまつまり250倍の制度の 実験ができるということでえ実験としては 世界が変わるえものになりますこれが えっとあれがえっときこしたあれが導いた 世界の対と用し加速となりますはいここ までで質問あります かはいすいませんあたしいまし たあのP 15になりますがちょっとプリントの方に 出てなかったんですがあの右の方の絵で うんあの ブルーの楕円系がこういくつか止めのよう にこうはいあれは何はこれ分かりづらい ですねすいません入った粒子が えっと次のこうこっちが周回側なんです けど周回側をこう回りながらこのベタ トロンシトしながら回ってる様子を示して ますでこれちょっと止めることができるか なあるダにおける全前の周回Bのまてこと です
かっ えっとえっとそうですねこれ今一瞬止まっ たんでえっとお見せていきますけどえっと 1番近いものが軌道の近く軌道がここに ありましたのでここの周りをウタトロー 振動しようとそうするとここに当たる前に 1回起動を外してやりますすると次のやつ はここに対してこのちょっと大きめの ベータートロン振動をすることになります でこの中を見てくと分かるんですけどここ が1番最初に入ったビーム ですで次のビームがこれ次のビームがこれ 徐々に外側にどんどん向かっていってます なんかこう変わった螺旋中に書かれてる あれなんですけど実はこれが1回目の入社 2回目の入社3回目の入社とかこう徐々に 徐々に外側に広がってるように見えるのは 軌道をずらしながらその周りをまこういう こっちがずれるとその中心の周りを大きく 振動するんですけどそのえっと ベータトロン振動という形の中心軌道の 周りを振動するいうことから戻ってくる前 に外していってどんどん軌道をずらして いくのでこのこの差がこの大きなところに 行っていくと形になりますのでこうはい 周回するとベタートロンシプが拾って るってことが周回してる時にベタートロン 心服をま広げざるを得ないてったが正しい のどんどんずれてくそうです軌道のこの 中心の軌道まここで言うとこのクロスてる ものがどどにどどに離れていかせて戻る前 に前来たこの小さい楕円はこちら側に行っ て当たらないようにするという形しかし次 に入れた入所はもっと大きな楕円っという か円を描くのでまたするのでどんどん どんどんどんどん離していくという形に なります腕が本見えるような何をしてです えっとこれえっとこれベータトロンで振動 するんですけどその振動数というものの あれでそういうこう絵に見えるって言っ たらんですけどチンて書そうですねチーン まで知ってると思いますチーンのですベタ の振動数の動数によってえっとこれ多分 ちょうど24回に1回戻ってくるような 振動数のような形で多分やってると思い ますだから4も今腕が見えるのはそういう 意味です4回に1回戻ってこようとして それの振幅が大きくなっていてだここは そうですね同じ振動素でそれぞれこう回っ てるような形そういう形になり ますいやこんな専門的な質問が来ると思わ なかったです他にあります か はいえっと簡単な質問なんですけどもはい 大共同っていう定義はあるんですか例えば
何W以上だ と大協 ああそれとこのビーム者でいくと20回が 原なうんで大共同になればなるほどその 20回の原リミットが効いて くるそうですねえっと先は25hzで運転 しますねはいでそれがもっと短くどんどん できるってい話にちょっと聞いたんです けどもえっと繰り返しを早くできるという よりは振り返しは変わらずに1回に入る 粒子数をこれだと20回しか入社できない のでどうしても 少ないこれが次の風水用入社になると原理 的には無限界入社ができるつまり繰り返し が同じだと思うと入る粒子のその弾数が 多くなればなるほど大強度になっていくと いう形になります大強度定義って言われる と僕も言われてああ確かになと思ったん ですけど勝ように大強度の定期で誰が決め てんだろうとは思うんですけどえっと感覚 的には多100KWを超えたら大強度とか えっという形かなとは思ってますまさっき 示した中国の研究所まだ50KWですけど 確か目標が100KWで一応大強度加速と いう風に言ってますさっきの通でアメリカ の方で一点読むのがでありんますねはいで その代表ながどの辺まで あげれる可能性があるんですよそうですね えっとそこら辺も えっと後から後の方でこの大強度だから こそまたちょっとした課題が見つかってき たって話はしますけどえっと感覚的には対 強度は えっと今アメリカの方の計画はえっと今 1.4MWですけど2MWを超えるような アップグレード計画を今進行しようと 頑張ってますでJパークもえっと今1 MBWですけど1.5MBWまた今加速機 のボバルのメンバーでは2MBWを目指し た研究を進めていますなのでえっと実験側 から要求されるのはまよりもう大強度で パルス的にピークがすごく高いようなもの が欲しいという声まその声が少なければ あまり意味がないかもしれませんけどそう いうものを要求されればその技術を頑張っ て開発していくと形になりますありがとう ござい ます他にあります かちゃッと来てますちゃはいえと2つ来て いましてえっと少し1つは1つ少し前に 戻ってしまうんですけれどえっと磁場を 使ったビームの粒子のスピンは影響何か ありますかはい ああ影響がないないこともないかもしれ ませんけどえっとあまり考えたことがない
ぐらい多分っと小さい影響は小さいだと 思います逆に速度うんそうすね多分民音の 実験とかではスピンの話とかあったから そういう話もあると思うんですけどえっと ま我々のとこではそういうのは影響しない と思ってますはいとても小さいと思って ます それからもう1つ風水素異音についての 質問ですえと風水素イオは不安定だと思う のですがえっとその風水槽イオ先生方法と 加速方法を教えてくださいうわ素晴らしい なんでこんな質問るのかな僕が学生のコで もそんな質問を伺なかったと思うんです けどえっと8月のハローサエで多分えっと 森谷さんがえっと話したのが風水層をどう やって作るかっていうでどうやって加速 するかってところがありますのでその YouTube等を見てもらえると多分 1番よく分かりますでもここで簡単に説明 すると風水素イを作れま水素ガスを入れ ます水素ガスはH2でえっとHま用紙が2 つと電子が2つあるような形なのでそこに えっとエネルギーを与ええっと電気的な エネルギーを与えてそしてえっとまた壁に あたま脂当たった時に電子を2つくっつい た状態で引き出していくという形になり ますなのであのガスの中はいろんな粒子が できるんですけど引き出す時にはマイナス の電荷だけ持ったやつを引き出してくれと いう風にやるのでえっとマイナスの電池 だけをも取ったま風水槽4が出てくるで もう1個質問があの不安定じゃないかで これおっしゃる通りで不安定ですえっと 特に1つ目の電子はえっとプラスと マイナスでより近くにいるんですけどもう 1つはえ少し上のえっと状態にいます えっと角L角とか方向であったと思うん ですけどその上の状態にいて距離が離れ てるので比較的不安定って言われば不安定 ですなのでえっと不安定ですけどえっと ある束縛の力を持ってくっついていきます でもあることすると外れていくんですけど ま今さっきの炭素膜もそうなんですけど 炭素膜を通り抜ける時に周りにっぱり電子 で電子だけ軽くてポンと弾き飛ばされるい たことが起きますまあのそのような形で 電子はあの比較的束縛は弱くて不安定と 言われば不安定ですけどそれを加速するに はえっと通常の電場でそのままえっとつ きっついたまま加速させていき ますうんあえて不安定あえててか不安定だ けどそれをゆこううまくこうえっと送って 曲げたりしながら送ってえっと後で ちょっと少してるんですけどえっと強い 磁場をかけてしまうとその電子の生卒が
取れたりし ますその時に少しまたお話します はい はい はです かそれではじゃあ続きましてきますJ パークの中のあの実際の実例を見せながら 少しお話しますえこちら真ん中のリングの 30シンクロトロンですで周長が約 350mのリング型加速器でまリングと 言いながらご覧の通り三角形のお結び型の リングとなっていますで僕が知るく三角形 のリングはここが最初じゃないかなと思い ますけどえっとこのようなまある線のも 三角形でこちらのところに加速空洞が設置 されてましてえこちらのところにえっと 炭素膜がありますでえっとリニアから えっとビームが入手されてるってことに なるんですけどちなみにシンクロトロンっ てなんでシンクロトロンっていうか分かり ます かなんでシンクロトロンていう分かります かえっと答えてますけどえっとシンクロ トロンっていうのはえっとこれどんどん どんどん加速するとエネルギーが高くなっ てきます運動量が上がってきますそうする と今度えっとま早い車はそうなんですけど 早くなればと曲げにくくなりますつまり 同じ軌道を通して同じ曲げ角で曲げて同じ とこにもう1回戻ってこらせようとすると 磁を今度強くしなきゃつまり運動あえっと エネルギー加速したことによってで上がっ たエネルギーに対して磁場をシンクロさ せるのでシンクロトロンて言いますで シンクロトロンって呼ばれたら必ず加速が 入ってビームがエネルギーが上がっていく ということますでそれに合わせて磁場が 追従して上がって いくでこれなぜこう言ったかというと天康 電子薬の磁場のパターンっていうのは 25hzの繰り返しでその40mセごとに こう上がり下がりするようなこういう形で 磁場はレジされてますでこの磁場の1番 低いとこ曲げやすいところのところで ビームを入社します でリニアからこの間ビームが入社されて その時に我々のとこでは約307周回を 当たって約0.5mm秒にあたってビーム をどんどんどんどん入社して上に重ねて いきますでその際先ほど言いました400 メの風水槽イオンビームを入社し炭素膜で 用紙に変換しながらどんどんどんどん上に 重ねていってる形ですでそれによって えっと8か10の13乗というような多く の粒子を1つはあの
1シトあたりに溜め込んでこれを25hz でで入社された後に20mm秒でビームを 加速してえっと30まで到達後に出社する で出社された後は えっと実験施設や次の後段の加速器に送っ てるとこなりますでちなみにこれrcs って言んですけどこれラピッド サイクリングシンクロトロンのえっと役所 ですでラピッドサイクリンググっていうの はつまり早い繰り返しのシンクロトローン でありますっていうことでrcsと言い ますでなのでこのrcsっていうのが あんまり出てこないかもしれ出てくた時に はこの早い繰り返しのマシンであるとなり ますでこのように多くの粒子を溜め込んで より早い繰り返しで出すことで大強度の ビームま我々のところでと1MWと呼ば れるえ1番初期に比べてえっと250倍と なるような日本における250倍ぐらいに なるような強度で出してるマシンです でさてじゃあ今度このあれを使ってるこの 入車のところをこう上から見た図をえ模し 図をかきますで上から見てるのでえっと リニアックから来るラインがこちらの緑の 電車がある方向でここでまず最初登場する のが入社バンプ電子車と呼ばれるもので えっとこの4台のこの水色の電子石4台を 使ってこのような周回ビーム側にえっと 入車ビーム側に近づけたような軌道のま バンプと呼ばれるえっと軌道を立ち上げ ますでここに入社ビームを入れて重ねて 入れることでで炭素膜に当ててH+電子を 2つ剥ぎ取ることであビームが蓄積できる とでこれであ大強度ビーム蓄積がそして 供給ができると思うんですけどまたこれ ちょっと大強度ビーム特の課題ま課題位置 と言ますかねえがありますでこれは空間 電荷効果と呼ばれるものでいっぱい中に 詰め込んでいくとビーム内の有子感に働く 空間電荷力まつまり反発力ですねそれに よって電磁着がこう与えた収束力が弱め られてしまいますでまこのぐらいの エネルギーになるとポンと弾き飛ばされる というよりは収縮力が弱められてえ違う 振動でビームが運動してしまうために こぼれてしまうでビームがロスしてしまう つまりえっとこのビーム内の電荷の密度を ま制御抑えて制御してこの緩和する必要が あるってのがま次の話になってますつまり ま原理的にこれだけでえ大度が出せると 思うんですけど実は他の溜め込んだ粒子の 中で回ってる間にこの反発力を強くなって 落ちて しまうさあその空間連が効果に向けたあの 緩和に向けたものとして先ほどのえ入社
バンプでこのこのようなバンプ軌道を 立ち上げた上にさらに上流と下流にこの ペイントペイント電車と生まれるものをえ 配置しますでこの4台を使ってこのような この周回器Bの軌道をさらにこういうもの を 立ち上げるそしてそこにえっと入社ビーム を入れますでこれが1周目ですで1周目で こう合わせて入れたビームで2周目はどう なるかというとこのペイントバンプ電磁石 の磁場を時間的に変化させますでも入社し てきるビームは変わりませんそのために えっと中海機動と中あの入車ビームのやで 軌道が違うためにま先ほど言いましたこの 中心軌道の周りでベータトロン診断します つまりビムが少し大きくなりますなので 周回ビムはちょっと 大きくでこれが最後落ち切った時にはより 大きなビームになっているといった形に なりますでこうすることでビームの大きく できるでこれによってえっと1タ目が入れ てビームでジス空間でこんなビームができ た時に何もしなければこういう非常に密度 が濃いシャープなビームになるんですけど これをあえて広げてえっとやることで電荷 密度をあの低い大きなビームを生成する これによって粒子間のえっと電荷力ま反発 力ね空間電荷力を抑えて緩和することで できるんではないかとことになり ますさてそれのじゃあ実験結果を見せます でこれえっともう10年以上前になるんだ なとこう作りながら思ったんですけど 2011年の1月にやったその土地の強度 は1MWの半分である約半分である540 KWですでこちらに示すのがえっと横軸が 時間対してえ周回してるビームの粒子数を 測定したものですで入社数にビームが 積み上がって入社されえっと入社後ビーム が加速されて最後出社するとでえっとこれ が真っすぐであればビムが落ちてないと いうことになり ますでえっとここで見すえっとここの赤い 方がえペイント入社ありあなしペイント 入社をしなくて電荷密度が高かったために このようにビームがこぼれてしまう形に なりますやえっとこちらペイント入社を するとえビームロスなくなったものは1% 以下まこ目で見るとフラットに感じに見え ますけど本当にフラットな形でビーム加速 していくと形になりますで現在ではとても つないビームロスで設計の1はまこれで 言うとこの時の倍の今インテンシティを 出していますでまたもう1個特徴があり ましてえっと先ほどのえっと用紙用し入者 と一緒で広げてるじゃないかと言いんです
けどあれは広げざるをえなかったんです けど我々はこのビームサイズを逆に周回 機動を全部落とし切るんじゃなくて途中で 止めるとかえ時間的に変化させるとことで 自由にえ制御が可能なことになってます 例えばえっと送り先であるえっと物質化 物質生命科学実験施設では大きなビームが 要求されますなのでより多くえ起動を ずらして大きなビームを作って送ってます またシリングシンクロトロンはえ逆にえ次 の加速機で加速しなきゃいけないませんの でより小さなビームで欲しいいう形になり ますなので空間電荷効果を他のもので抑え ながらどうにかして小さなビームをえっと 供給できるような形でありますでこれが ペンティまペインティング入手中にこう やって塗っていくのでえペインティング 入手と呼びますでこれが僕のえ博士論文と なりますこれによってえっと僕はどうにか 博士を取ることができましたで えっと2009年に博士ロームを取ったん ですけどでこの試験があってでさらに強度 がかかったおかげでえっと最初できた ところにはえっと本当に効果があるのと 疑わしかったんですけどビーブがいっぱい 入ることができる状況になったおかげでえ 2015年とかには物理学会からえ若手 省令書っていうのをいただくことができた まこんな形でペイント入社とのは非常に 効果があるものとしてえっとやってますで これは海外の研究所も同様にみんな行っ てるもの ですさあえっと次もう1個課題が出てき ます でこのあれというものに関して風水槽用 入社にもえっと課題が出てきますこれは大 強度ゆえに分かってきた宿命でもあります あちなみに先ほどの空間電荷効果っていう ものは空間電荷効果のみだけでもえっと 国際会議が開かれるぐらいみんな熱心に 研究してるものですでこちらえっとつて あれに課題は入社ビームと周回ビームが この炭素膜に当たります当たり続けること でえっと 当たるんですけどこういう当たった粒子は 本当は電子だけに影響を及ぼしたんです けど陽子の方も影響を及ぼすで大角度に 散乱される確率が数とか1万ぐらいなん ですけどでしかし大角便も蓄積して戻って きた便もどこどこどこどこ当たるために もう粒子数が増加してある確率でいった ものがこの周りに多くなるという形になり ますそのため危機が放射化してしまって人 が近づけてくなくなるまこういうことが でえっと今我々もこれを制御して先ほどの
軌道をずらすってことでこの炭素マック からずらすように当たらないようにとか 色々しながらま夫してやって今は全然 大丈夫なんですけどえこういうのが課なっ これも大強度ならではで分かってた いっぱい粒子を入れば入れるほど分かる次 にタス膜のじこちらえっともからタス膜 タス膜って言いますけどカメラに見ると こういう形のやつがえリングのえっと ビーム容器の真空容器の中に入ってますで ここにニーシャビームが与える形 で周回ビーム側はこっち側ですで周回ビム 入社ビームが一般当たり続けることで6 ヶ月も経つとこんな形でくしゃくしゃに なってますこれはえっと流質が増加してで 炭素マク熱不要が増加したりすることで このえ炭素マックが変形が顕長になって もし破損した場合にやっぱ長期運転停止と いう形になります今は現在は約1ヶ月から 2ヶ月の間にいぺえっとこの炭素マップを 交換していますまこうやって今2mという 形をやってますしかし例えば将来先ほども ありましたけど強度を上げたい数MBW 出したい10MBW出したいと言うともう このさらなる大強度化っていうのはこの 炭素膜を使ったものでは困難そのためこの 炭素膜のようなこの衝突型と我々呼んでま 日破型とかも言ったあ破壊型とも言ったり するんけどこれからは非衝突型へえっとが できないとさらなる10MWとかいかない だろうのがえっと今の彼これは大度の宿命 ですえ必ず有名バって行こうと思ったら 必ずこれがネックにあのなって上がらなく なりますそこで我々がやってて我々もやっ ているものとして課題克服に向けた世界的 な情報として非衝突型っていうものがあり ますでこれアメリカのオク国立研究所の えっとものでレーザー補助家電変化読ま れるものですでこれは何かっていうと2つ の教示場が出せる磁石とレーザーによって えっと電子を全部剥ぎ取ってしまうという ものんですこちらえっとこちらから来た ものでで電子を剥ぎ取りレーザーでレキし てまたはぎ取るで先ほどありましたけど2 つのうちの1つが電子が束縛が弱いんじゃ ないかとか取れやすいんじゃないかと言い ましたけどこれがまさしくその通りで えっと表示場の中に通すと1つの電子が 取れちゃいますこれ意味合いとしては車に 乗っててえっと1つの荷物は助席に置くん ですけどもう1個の荷物を車の上に置くと 早い速度に行って自で地場のような形 ハンドルぎゅっと急にに曲げると上の荷物 が落ちていきますこれローレンツ ストリッピングて言いんですけど速度が
早ければ早いほど自表示まで曲げた時に1 個の電子がこぼれてしまいますでそうなる とビームがそのままロスしてしまういう ことになるのでえっと非常に丁寧に扱わ なきゃいけないつまりえっと先ほど何か えっと制限がありますかって言うとH- この電子が2つくっついたものは1つの 電子の束縛が弱いためにえっと磁場の強さ がある程度制限され ますでこのHマで1個は剥げるでも1個は もが助席に乗ってますのでこれはどうした ものかとなるのでレーザーでまあの1番 近くにいるところからちょっと離れた順位 の方にレキをさせますでレキをさせたもを また磁場でつまり荷物をまた車の上にもこ を置いてまたギッとハンドルを切るとで そうすればいけるんじゃないで彼らこれ えっとアメリカで現実時期に成功して約 90%の家庭変換に成功してますま少し ながら実用感に向けててなるとま色々な 課題はあるんですけど彼らはこういうこと で非衝突型っていうものを今後世界が作る ものは非衝突型だっていう形で進めてます でここでえっと我々がやってるJパークで やってるものはレーザー補助ではなくて レーザー家電変化全てレーザーでやって やろうじゃないかということを考えてます つまり炭素膜があるところに光のある レーザーを集めてそこにえっとビームが 通ったら電子だけ相互作用を起こして 剥ぎ取るんじゃないかとでまレキのところ はえっとアメリカのものと一緒なんです けどこのはぎ取ることをとまだレキも含め てこのシステムとしての設計を今頑張ろで この世界発の現実証実験を今やってる ところですで一部こう密していきます つまりあれにも課題があってでそれの課題 を呼するにさらに将来のために新たな研究 開発をやってるという 感で我々が言ったのは3名部のテスト スタンドと33名部のH-bがでてる テストスタンドでこの家庭変換3つの プロセスの後の最初の電子が1個はぎ取る プロセスをえ実験しましたでこのテスト スタンドえ地面の奥側からこのようにH- のビームが来ますでここに変更電子着を 用意してあってえっとこのままH-7上げ られるそしてえっとこちら側からレーザー を打ち込んでえこの間をレーザーを通すと レーザーにあたって電子が1つ取れたもの はまっすぐ取るつまりこちらを見てると えっと増えるこちらを見ると粒子が減ると いう形になりますまレーザーを照射すると レ減るとで実際これがえっとまビュー ポートでえここにま約5cm10cmのえ
ビューが開いてましてこの窓の間を レーザーがどこどこまあと通過していくと でここでをHマナを通過するとでこれま 本当は実際非常に難しくてえっとビームと ビームどちらとも見えないのでレーザー 本当に当たってるかどうかの非常に難しい んですけどえっとこれをやってきましたで これが実験のエリアでレーザーてのは人の めに外を及ぼす可能性もあるのでえ通常 作業中はこうサングラスみたいなはめるん ですけどえっと実際この周りの暗く覆われ た部屋の中にえっとまずこういうブースを 立て てこのクリーンブースと呼ばれるもの えっとヘバフィルターというフィルターを て綺麗な空気だけ中に入れるようなでそこ の中にレーザー光原をえっと入れてますで ここの中からレーザーが来るんですけど このHマビームに対してここを中を見て みるとこういう風にミラーとかレンズとか が設置されるでここに窓があることが 分かりますで反対側を見るとここに窓が あってここに実はミラーがありますでここ をレーザーが後ろから通ってきたものが こちらから通ってきてビームの中に入って 中を通過して反射して戻ってくとまこう いう形でえレーザーをビームと相互作用を 起こして電子だけが剥ぎ取りないかという 実験をやって ますで中のレーザーというものはええ電通 台電気通信大学のえ新世代えレーザー研究 センターのえ先生と共同で開発してるもの ですえこちらま詳しくは述べないんです けどそのクリーンな環境を保った上でえ このような えっとパルスのレーザーをファイバー レーザーと呼ばれるものでここにある ファイバーレーザーでアンプしてそで次 後ろにある反動体レキレーザーでさらに 増幅して出力を上げて送るということです で我々のそのレーザーの特徴は最初のもの が えっと電気信号で自分でパルスをえっと 生成してその弱い光を増するのでの周波を 色々変えるといろんな周波のレーザーが 出せるという形になりますでこのように 送ってレーザー照射を行っ てるで家電変換による実験はえっと行うと レーザーをこうやって当ててで家電変換し たものがえっとこちらの方に行くんです けどこの粒子の方を減った形で見ると あでこれ青色と赤色青色がレーザーをオフ の状態レーザーをオンすると赤になります もう見て分かるようにえっと来てる粒子が が減ってるのが分かりません正直言うと
全然分からないでこれを周波数解析して この324MHでくるH-bを見るとあ 変わってるかで見るてここを拡大してみる とあ少しレーザーオフより温のが減ってる ことが分かったという形になるましかし これではま加変換どうかしたのかよく わからない本当に当たってるのかよく わからないてことで最近えっと進展した 研究2回目の研究では324名が出てくる H-bに対してレーザーを162Mで当て ますつまり1パきにレーザーを日本BMに 照射する形を取りますでこうすると先ほど の見たもであ1パラスボと当たってるよう に見えるのがよく分かりづらいんですけど 拡大してみると1%ごとに来てる粒子が 減ってることが 分かるこれをえっとまず先ほどに周波解析 をするとこの324MHzのところにこの 162MBの構造のピークが出るでここれ らを見ながらレーザーを調整したりする ことであ家電変換してるしてないで どんどんこれがピークが上がっていくと形 でレーザー家電変換の実験を行ますで現在 までには照射によって25%アメリカの 90%までまだ言ってませんけど25%の 1つ目の電子の確りにえっと成功してる形 になりますま日本発の新実さらなる大強度 を目指すあれのまた出てきた課題に対して えっと新あれでも言いますかね新しいもの を目指すものです え最後にまとめますえ大共同ビームが開く え最先端研究で国際的なえ複施設Jパーク というものがありますでここにえっと私の 今回のテーマである大ビムを接たはこの あれ風水素イオ家電変換入社を行うことで 大強度ビームが生成できておりそして えっとどんどん強度上がってくると分かっ てきた新たな課題に対して今新たな緊急 開発もしてるという話ですえJパークが 開く未来に交告期待してください ありがとうございまし [拍手] たはいありがとうございましたちょっと 時間長くなりますかねあ いあという間にあっという間ですあという 間 に質問ありますかはい どうぞ23ページですかね はいあの原子のところnが1から3って いうのははいくその透明をします電車の発 を決めると思うんですけどうん電子白の方 は今どういう発症を選んでるんですああ ちょっとバックアップに図を乗らん乗せて なかったんですけどもうおっしゃる通りで えっと1っていうのがちょうど規定状態に
いるやつですで1番量子の近くにいてこれ を1個上の順位もう1個の順位って今3に 上げようとまこっち実際上には3まで上げ てますでで我々のところでじゃあ白の時に じゃどういうレーザーを使うのかって言う とそこからえっとさらにえっと上えっと 波長で言うと13.6あ波長じゃない エネルギーで言うとえ束縛エネルギーが 13.6エレクトロンボルトっていう形に なるんですけどそれを波長で言うと約91 NMの波長となりますで順位を上げると 今度波長がもう少し短くて良くてえっと1 回冷した後に行くと大体800ですね 800nmの波長でえっと りすることができる形ですねそして 100mのレザにってるえっと実はこれ またちょっとまた難しくてちょっとこ 難しいんですけどビームがえっと前から こう走ってくるものに対してレーザーを 開けるんですけどドップラー効果と呼び まして進行してるやつに対して波の波長は こう波でくるんですけど相手が進行してき てるのでビームが感じる波長が短くなっ たりしますつまりあの救急車と同じですよ ね前から来るとたやつと後ろの遠やつで音 が違うつまり波長が違うかに感じるんです けどそういう意味で真正面からあったやつ に角度によって実は波長が変えれるんです ねなので我々逆にそれがそれも楽しくて ですねえっとN=1から3とか言ってます けど2にもえっと4にもこのレーザーは 同じで角度を変えるだけでビームが感じる 波長を変えることができるそういうことで どの順位が1番効率よくそのステップを 超えていくのが1番効率がいいかっていう 実験をやるために今ちょっとこのレキの ところのところでは特に角度を振りながら えっとちゃんとビームが感じる波長を変え てやろうということをやろうとすまどら 効果考慮した8m1下にするそうですね今 は1064のヤグレーザーと呼ばれるもの を使ってえっと例えば90°から当てると 約 817NMになりますそれぐらい波長が 短く感じるのでえそういう効果も考慮し ながらやっていくことになりますいや ものすごい質問が来たんびっくりしちゃい ますちょバックアップ用意しとけばよかっ たですはいすいですかねあの19ページの 空間なんですけどこれは幕に当たると2が 出ると思うんですがはいその2が空間和 するような効果はないあああののにプラス のところにマイナスがあると中和され るってことになるんです けどここであるんですけど電子っていうの
は中和しようもえっとすぐに軽いのでここ にあ周辺にある磁場で曲げられて実は えっとすぐになんですかねえっと板板に 回収道の板で回収してますなのでもう うようよ今いることは今あまりないって いうのがまず1点であとリングの全体に 比べると1箇所であるためにあのほとんど 影響がしないってのが2点目であともう1 個伺あると電子があると影響をぼしていい んじゃないかっておっしゃるんですけど 実際には加速器のリング内を回ってる時に ガス中に残ってる微妙なガスを異音化させ てで電子が壁に加速えっとビームがプラス なんで通過すると電場を受けて自分で加速 するんですねその電子が壁に当たってまた 出てきてってやるってくるとこれ電子運 っていうかまエレクトロンクラウドとか 言ったりするですけどそういうもので逆に ビームに悪さをすること制御されてない 電子の塊があると逆にビームは悪影響に 及ぼすというか制御してそういうなんか 電子の塊を作ることができれば空間電荷 効果は緩和することができるので おっしゃるようにそれが実現できれば おいおいなんかいいのができたじゃない かってみんなが言ってくれるんじゃなとま それを緊急対処にしてる人がいますあ スペーシチージレンズとか言ったりして そういうガスとか電子を使ってえっと レンズとしてこの減るものを増やすという ようなことをやろうとしたりしますあと ちなみにイオ源の方あのエネルギーが1番 低いそのビームを作るところはえっと おっしゃるとりもそれがもに効いてきまし てまいろんな粒子が上いるのでそれの中和 のおかけでどうにかビームが通っていると いうような最新の結果もありますこの電子 は多分除去することできないと思うんです がま電波とかピッチバガーくできますけど ガではわけてですよね実際そうですねそう すると聞いてるか聞いてないかわかんない けどもそれはなんだかの作用を持ってるん じゃないかそうですね多ければ影響をばし ます例えばKのスーパーケックBとか呼ば れるところは電子のえ運がまあいっぱい できてえそれによってビームがおかしく なるので逆にソレノイド磁石っていうもの を巻いて出てきた電子を積極的にどっかに やろうというようなこともやったりします ね格では十分それは除去され除去されて るっていうのと発生しにくいように例えば ビームパイプの内側を電子が発生しにくい ようにコーティングしたりとかそういう 工夫をやらなかったら今も実はもしかし たら電子が動いてビームが回ってないて
いう状況だったかもしれないそれはでもさ あのあらかじめ分かっていたのでビーム パイプの内側に電子が発生しにくいような コーティングをしてまし た答えられどうにか答えられて良かった ですなんかどんどん怖いのが来そうで怖い ですけど はいちょっとチャットの方の質問よし でしょうかはい大変興味深いお話 ありがとうござい ますレーザー家電変換の実現は何年頃を 目標にしていきます かそうですね えっと今 初めて2014年15年ぐらいから初めて 7年ぐらい経ちましたけどあと10年 ぐらいは十分かかるかなと思って今一生 懸命やってますまだ1つ目のところです けど次2つ目の臨を剥ぎ取るっていう ところもまた大きな課題でもあって えっと10年僕が51歳までにある程度 色々できたらなと思って頑張ってい ますはい楽しみにしてますはいありがとう ございますそれからもう1つはいどしです かえっと23ページレーザー家電変換で 使われるレーザーの強度は大強度ビームの 場合も対応できるのでしょうかと いうこれえっと粒子が多い少ない関わらず にまある確率でこう電子剥ぎ取られるん ですけどえっとそこにそのある強度の光の 場を用意しておけばえっと電荷が剥ぎ取る という形になりますつま今も炭素膜が えっと強度が変わらずに同じ厚みを持って やってるのと同じように光もえっとその大 強度の強度は変わらずにえっと運用できる 形ですしかしレーザーの出力は結構大きな 出力をそこに準備しなきゃいけないとこと でレーザーパワーこれアメリカの方書いて ますけどレーザーの出力が100倍不足し て ますつまりレーザー100倍出足してるん で実力間に向けてはもうまだ全然難しい と100倍足りませんででもレーザーの 業界っていうのはえっと非常に商用的にも 軍事用的にも非常にその技術確信がすごく 進んでます例えばミサイルを打ち落とすも そうですしものすごくの多額のお金がつい ていく研究カですねでもう1個はレーザー でえっと鉄を切ったり加工する方ですね レーザー加工の方でもレーザーってのは どんどん今出力が上がっていってるので えっと僕たちが何もしなくても出力が 上がっていくのかなっていうのがまず1つ 期待とでもそれだと追いつかない可能性が あるのでちょっとあのいろんなことをやっ
てますえっと足資料のところでちょっと 見せますけど例えばこれですレーザーを こう当てた時にえっと1回当ててるとあの そのまま えっとほとんど相互さを打たずに光を減ら ずに行くのでさらにミラーで反射させて また同じとこに戻すっていうことやって ますでこれをやることでえっとまこういう 法をやってやってんですけど今これ32回 ここに重ねてますそうすると弱いレーザー でも32回重ねるとまこれパス数って感じ 重ねた数ですけど今約16倍の課変換効率 1回に対して16倍出るよ形になってます こういう形でえっとレーザーの出力を 上げる方向ではなくレーザーの光を重ねる 技術をどんどんしていくつまりこれミラー の数が増えれば増えるほどこの重ねる回 増えていくんですけどじゃあ100倍足り ないならミラー8枚で8枚8枚で32倍に なるのであればえっと100倍するために は25枚25枚あればいいじゃないとま そういう単純計算も含めていろんなそう いう関連技術を磨いてるところですあの レーザーの出力を追いつかせずにえっとで はなくてこういう関連技術でえっと光を もう1度再利用するもう1回戻してくると いうことを行いながらやっているで出力を 低減するとそういうことをって えっと質問に答えられてますかね分から ないです けどはいレーザーの研究もしてそうですね レーザーの強度を上げる方向はなかなか もうお金も時間もすごいかかって大変なん ですけどメカの線それを逆には出てきた レーザーを1回通り抜けた後にもう1回 戻ってきて同じところにこう何度も何度ま 今崎の大同用紙加速器のを作るところ見て ところあるんですけどあの何度も何度も上 にこのあるタイミングで常に真ん中に トントンとビームが通過するたびに トントンてここにえっとビームが集まる ように今色々とまこういう強心機と呼ば れるものの開発もやってます うんそう今後これがだからどんどん増えて いく はずはい楽しみです はいの方から はあさはいあのダスバを使われてるんです けどはいこれは前チムを使ってるような 聞いたことあるんですが金金金金は おそらくハドロン実験施設の方の標的かも しれないですねそう我々のところは金は 使っていませんが1番いい理由っていうの はえっと1番いい理由は えっとえっと優点が
高いつまり酸素がなければ燃えないんです ねえっと例えばアルミとかものすごく早く 溶けてしまいますし鉄も確か2000cc も行かずにもうすぐに溶けてしまうんで今 当たってるところってえっと1600cc とか2000ccとか行くような形の温度 になるので炭素だと3000度で焼いても 燃えなかったりするので炭素でやるのが いいというのもありますしあのイギリスの 場合はアルミ泊で最初やってまし たアルミ泊で職人さんがアルミのプレート を僕そのま横で見てたんですけどアルミの プレートを薬剤で少しずつ溶かして薄くし ていくんです そして薄いもう後ろが見えるぐらいの アルミの板にしてそれを当ててましたでも よく破れてましたけどでもやっぱり熱が 弱いので熱に弱いのですぐ破れ るっていうことで彼らもえっとJパークが 使ってる炭素膜を使わしてくれないかと いう形で結構依頼が来たりしてましたま 炭素膜はえっとま耐久性というか熱の耐久 性が分高いのでやっぱりまそういう風な ものにえが一番いいかなと思ってますあと 産卵のことも考えると先ほど言いました 産卵するって言ったんじゃないですかあの 中の原子の原子角のえっと質量が重いけれ ば重いほど散乱されやすいのでえっと炭素 だとえっとえっと6下ですかね6下だと この空論的に散乱されるのが少ないって いうのもあってえっとそういうものが使わ れ ます質問の方いらっしゃいますか オンラインの方もですかね皆さんあれ 分かりましたかねなんでこんなタイトル つけたんだと思ったと思うんですけどあれ がなかったらないんです代表度はなので皆 さんあれってんだろうって聞かれた時には 答えれるようによろしくお願いし ますそれでは上を持ちまして本日のハロ サイエンスを終了いたし 先生ありがとうございましたありがとう ござい
#サイエンス #大強度 #ビーム #加速器
【講師】J-PARCセンター 加速器ディビジョン 原田 寛之
【開催日時】1月26日（金）18：00～19：00
【テーマ】世界の大強度陽子加速器があるのは「アレ」のおかげです！
【概要】世界の大強度陽子加速器で必ず採用されているビーム入射手法があります。今回は、この手法についてご紹介します。また、さらなる大強度ビーム蓄積に向けてレーザーを用いた新たな研究開発も行っており、こちらもご説明します。
その他詳細は、
◇「J-PARCハローサイエンス」世界の大強度陽子加速器があるのは「アレ」のおかげです！
https://www.j-parc.jp/c/events/2024/01/05001265.html