데시

이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다. 신뢰할 수 있는 출처에 인용문을 추가하여 이 기사를 개선할 수 있도록 도와주십시오. 공급되지 않은 재료는 도전하여 제거할 수 있다. 출처 찾기: "DESY" – 뉴스 · 신문 · 책 · 학자 · JSTOR(2012년 12월) (이 템플릿 메시지를 제거하는 방법과 시기 학습)

데시

독일 엘렉트로넨 싱크로트론

로고를 붙이다
함부르크의 자유 전자 레이저 과학 센터(CFEL) 내부
좌우명	"물질의 해독"
확립된	1959년 12월 18일 (1959-12-18)
연구종류	기초 연구
예산	2억 3천만 유로 함부르크: 2억 1백만 유로 Zeuthen: 1,900만 유로
연구분야	입자 가속도 입자물리학 광자학
감독	헬무트 도쉬 박사(CBD)
교수진	650명(게스트 과학자 3,000명 추가)
스태프	2,300
학생들	700
주소	Notkestra 85e 85, 22607년 독일 함부르크
위치	53°34′33″N 9°52′46″E/53.57583°N 9.87944°E/ 53.57583; 9.87944좌표: 53°34′33″N 9°52′46″E / 53.57583°N 9.87944°E / 53.57583; 9.87944
캠퍼스	함부르크 바렌펠트
대중교통	S1S11 오트마르첸
소속	헬름홀츠 협회 함부르크 대학교
웹사이트	desy.de
지도
독일의 위치

약칭 DESY(Deutsches Elektron-Synchrotron, 영어 독일어 전자 싱크로트론)은 독일의 국립 연구 센터로서 물질의 구조를 조사하는 데 사용되는 입자 가속기를 운용하고 있다.입자 및 고에너지 물리학, 광자 과학, 입자 가속기의 개발, 구성 및 운용의 3가지 주요 영역에서 광범위한 학제간 과학 연구를 수행한다.그것의 이름은 그것의 첫 번째 프로젝트인 전자 싱크로트론을 가리킨다.DESY는 독일 연방 공화국, 독일 주, 독일 연구 재단(DFG)이 공공 자금을 조달한다.DESY는 헬름홀츠 협회의 회원이며 함부르크와 제우텐의 현장에서 활동하고 있다.null

기능들

DESY의 기능은 기초적인 연구를 수행하는 것이다.입자 가속기 개발, 시공 및 운용, 아스트로피사물리학, 광자과학 등 물질과 힘의 근본적 특성을 탐구하는 입자물리학 연구, 표면물리학, 물질과학, 화학, 분자생물학, 지구물리학, 의학의 연구 등을 전문으로 한다.로트론 방사선과 자유 전자 레이저null

DESY는 자체 대형 액셀러레이터 시설을 운영하는 것은 물론 연구 이니셔티브, 연구소, 대학 등에 컨설팅 서비스도 제공하고 있다.유럽 엑스레이 프리 일렉트로닉 레이저, 제네바 대형 하드론 충돌기, 남극의 아이스큐브 뉴트리노 천문대, 국제 선형 충돌기 등 주요 국제 프로젝트에 밀접하게 관여하고 있다.^[1]null

위치들

DESY는 두 곳에서 운영된다.주요 위치는 함부르크 교외에 있다.1992년, DESY는 베를린 근처의 Zeuthen에 있는 두 번째 장소로 확장되었다.null

함부르크

DESY 함부르크 부지는 시 서부의 바렌펠트 교외에 있다.DESY의 기초 입자를 이용한 고에너지 물리학 연구는 1960년부터 대부분 이곳에서 이루어지고 있다.이 사이트는 구 PETRA 입자 가속기(2007년 이후 싱크로트론 소스 PETRA III)의 링과 더 큰 HERA(Hadron Elektron Ring Anlage) 링의 일부가 경계를 이루고 있다.이 가속기 외에도 프리 일렉트로닉 레이저 플래시(Free Electron Laser FLASH)와 그 자손인 XFEL도 있는데, 2017년에 작동하게 되었다.이 프로젝트는 세계 최고의 연구 센터 중 DESY의 미래 입지를 확보하기 위한 것이다.null

제우첸

독일 통일 이후 DESY는 두 번째 사이트로 확대되었다.고에너지 물리학 연구소(독일어:베를린 남동부 Zeuthen에 있는 Institute Für Horthenergiephyik IfH)는 독일 민주 공화국의 고에너지 물리 연구소였으며 GDR의 과학 아카데미에 속해 있었다.이 연구소는 1992년 1월 1일 DESY와 합병되었다.null

직원 및 교육

DESY는 약 2000명을 고용하고 있으며, 그 중 650명은 가속기 작동, 연구 및 개발 분야에서 일하고 있는 과학자다.직원은 두 사이트에 다음과 같이 배포된다.

• 함부르크: 1800명의 직원들, 그 중 600명이 과학자들이다.
• Zeuthen: 200명의 직원들, 그 중 50명이 과학자들이다.

DESY는 또한 100명 이상의 견습생을 상업 및 기술직으로 양성하고 700명 이상의 학부생, 졸업생, 포스트닥을 양성한다.DESY는 또한 매년 40개국 이상에서 3000명의 과학자들을 유치한다.^[2]null

예산 및 자금 조달

그 연구소는 연간 약 1억 9천 2백만 유로의 예산을 가지고 있다.이 중 함부르크 사이트는 약 1억7300만 유로, 제우텐은 약 1억900만 유로가 예산으로 책정되어 있다.주요 재원 조달처는 연방교육연구부(독일어:독일 함부르크와 브란덴부르크 주로부터 10%의 지지를 받는 연방정부 장관 퓌르 빌둥 und 포르스충).액셀러레이터에서의 개별 실험과 프로젝트는 참여하는 독일 및 외국 기관에서 자금을 조달하며, 이는 곧 공공 자금으로 조달되는 경우가 많다.특별 프로젝트들은 독일 연구 재단의 자금 지원을 받는다.^[2]null

국제협력

2500명의 외부 과학자들은 2012년 PETRA III와 FLASH에서 광자와 함께 DESY 시설을 연구하기 위해 사용했다.^[3]null

국제 프로젝트 HERA

가속기 HERA의 건설은 이러한 규모의 최초의 국제적으로 자금조달된 프로젝트들 중 하나이다.이전에 과학 시설의 건설은 항상 그것이 위치한 국가에서 자금을 조달했다.실험 비용만 국·외 연구소가 부담했다.그러나 HERA 프로젝트의 엄청난 범위 때문에 많은 국제 시설들이 이미 이 건설을 돕기로 동의했다.모두 45개 이상의 기관과 320개 법인이 참여해 시설 건립에 필요한 자금이나 자재 기부를 진행했으며, 비용의 20% 이상이 외국 기관에서 부담한 것으로 나타났다.null

헤라의 예를 따라, 대규모의 많은 과학 프로젝트들은 여러 주에서 공동으로 자금을 조달한다.지금쯤이면 이 모델이 확립되어 있고 그 시설들의 건설과 함께 국제적인 협력이 상당히 흔하다.null

입자 가속기, 시설 및 실험

DESY의 가속기는 한꺼번에 만들어진 것이 아니라 입자 구조에 대한 더 많은 통찰력을 얻기 위해 더 높은 에너지와 더 높은 에너지에 대한 과학자들의 증가하는 수요를 충족시키기 위해 하나씩 추가되었다.새로운 가속기의 건설 과정에서 오래된 가속기는 새로운 연구 과제가 있는 실험실의 경우 사전 가속기 또는 싱크로트론 방사 선원으로 변환되었다(예: HASYLAB).null

Nowadays, after the shutdown of the accelerator HERA in 2007, DESY's most important facilities are the high intensity source for synchrotron radiation, PETRA III, the synchrotron-research lab HASYLAB, the free-electron laser FLASH (previously called VUV-FEL), the test facility for the European XFEL, and the European XFEL itself.여러 설비의 개발은 다음 절에서 연대순으로 기술될 것이다.null

데시

최초의 입자 가속기 DESY(Deutches Elektronen Synchrotron, "독일 전자 싱크로트론")의 건설은 1960년에 시작되었다.당시는 이런 종류의 가장 큰 설비였으며 전자를 7.4 GeV까지 가속시킬 수 있었다.1964년 1월 1일, 최초의 전자가 싱크로트론에서 가속되어 양자 전자역학에 대한 연구와 새로운 기초 입자에 대한 탐색을 시작했다.null

국제적인 관심은 1966년 DESY에 처음 집중되었는데, 이는 가속기의 결과로 달성된 양자 전자역학 검증에 기여했기 때문이다.이후 10년 동안 DESY는 고에너지 가속기의 개발과 운영을 위한 우수 센터로 자리매김했다.null

부작용으로 나오는 싱크로트론 방사선은 1967년 흡수 측정에 처음 사용되었다.발생하는 스펙트럼에는 기존 방사선원이 없었다.유럽 분자생물학연구소(EMBL)는 신기술과 함께 발생한 가능성을 활용하였고, 1972년 싱크로트론 방사선을 이용하여 생물학적 분자의 구조를 분석할 목적으로 DESY에 상설 분과를 설립하였다.null

전자 싱크로트론 DESY II와 양성자 싱크로트론 DESY III는 각각 1987년과 1988년에 HERA의 프리 액셀러레이터로 운용되었다.null

도리스 3세

1969년부터 1974년 사이에 제작된 DORIS(Doppel-Ring-Speecher, "더블링 스토리지")는 DESY의 두 번째 원형 가속기였으며 둘레가 300m에 육박하는 최초의 저장고였다.전자 양전자 저장 링으로 제작돼 빔당 3.5GeV의 에너지로 전자와 그 반대편과의 충돌 실험을 할 수 있다.1978년에 빔의 에너지는 각각 5 GeV로 상승되었다.null

"흥분된 차르모늄 상태"의 증거로 DORIS는 무거운 쿼크의 존재를 증명하는 과정에 중요한 기여를 했다.같은 해에 DESY에서 첫 번째 X선 석판술 시험이 있었는데, 이 절차는 나중에 X선 깊이 석판술로 정제되었다.null

1987년 DORIS 저장 링의 ARGUS 검출기는 B-Messon을 그것의 항정신병 기사로 변환한 첫 번째 장소, 반-B-messon이 관찰되었다.이것으로부터는 특정 상황에서 두번째로 무거운 쿼크인 최하위 쿼크가 다른 쿼크로 전환될 수 있다는 결론을 내릴 수 있었다.또한 이를 통해 알 수 없는 여섯 번째 쿼크인 상위 쿼크가 거대한 질량을 보유해야 한다는 결론을 내릴 수 있었다.최고 쿼크는 결국 1995년 미국의 페르밀라브에서 발견되었다.

1980년 HASYLAB의 커미셔닝 이후, DORIS에서 부산물로 생성된 싱크로트론 방사선이 그곳의 연구에 사용되었다.초기에는 DORIS만 사용되었다.1993년부터 방사선원으로서 시간의 1⁄3은 DORIS III라는 이름으로만 그 목적을 수행했다.보다 강렬하고 제어 가능한 방사선을 달성하기 위해 1984년 위글러와 불연속기로 DORIS가 업그레이드되었다.자석의 특별한 배열로 가속된 양전자를 이제 슬랄롬 코스로 가져올 수 있다.이에 의해 방출된 싱크로트론 방사선의 강도는 기존 저장 링 시스템에 비해 100배 증가했다.null

DORIS III는 33개의 광자 빔라인을 제공했으며, 여기서 44개의 계측기가 순환 운영된다.연간 전체 빔 시간은 8~10개월에 이른다.그것은 마침내 2012년 말에 그것의 후계자인 PETRA III를 위해 폐쇄되었다.null

올림푸스

도리스의 옛 ARGUS 부지는 2010년 설치를 시작한 올림푸스 실험의 장소가 되었다.^[4]올림푸스는 MIT-베이츠 블라스트 실험의 토로이드 자석과 표류실 쌍을 새로 단장된 비행시간 감지기와 다중 광도 감시 시스템과 함께 사용했다.올림푸스는 전자-프로톤 단면비 대 양전자-프로톤 단면비를 측정하여 탄성 ep 산란에서 2-포톤 교환의 크기를 정밀하게 결정하였다.2-포톤 교환은 양극화 기법을 사용하여 실시한 최근 측정과 로젠블루스 분리 방법을 사용한 측정 사이의 양성자 폼 팩터 불일치를 해결할 수 있다.^[5]Olympus는 2012년과 2013년에 데이터를 가져갔으며,^[4] 2017년에 첫 결과가 발표되었다.^[6]null

페트라 2세

PETRA(Positron-Elektron-Tandem-Ring-Anlage, "Posittron-Electron 탠덤-링 시설")는 1975년과 1978년 사이에 건설되었다.건설 당시 가장 큰 저장고리로 여전히 헤라에 이어 두 번째로 큰 DESY의 싱크로트론이다. PETRA는 원래 기초 입자 연구에 사용되었다.1979년 강력한 핵력의 운반체 입자인 글루온의 발견은 가장 큰 성공 중 하나로 꼽힌다.PETRA는 전자와 양전자를 19 GeV까지 가속시킬 수 있다.

PETRA에서의 연구는 DESY의 시설들의 국제적인 사용 강화로 이어졌다.중국, 프랑스, 이스라엘, 네덜란드, 노르웨이, 영국, 미국의 과학자들은 많은 독일 동료들과 함께 PETRA에서 첫 번째 실험에 참여했다.null

1990년에 이 설비는 새로운 입자 가속기 헤라를 위한 양성자와 전자/양자를 위한 사전 가속기로서 PETRA II라는 이름으로 가동되었다.1995년 3월, PETRA II에는 특히 스펙트럼의 X선 부분에서 더 높은 에너지를 가진 더 많은 양의 싱크로트론 방사선을 생성하기 위해 불연속기가 장착되었다.그 이후 PETRA는 HASYLAB를 고에너지 싱크로트론 방사선의 원천으로 사용하며, 이를 위해 세 가지 시험 실험 영역을 보유한다.양전자 가속기는 현재 최대 12 GeV까지 가속된다.null

페트라 3세

PETRA III는 2010년 8월 이후 전 세계적으로 가장 뛰어난 스토리지 링 기반 X선 소스로 정기 사용자 프로그램을 운영하는 PETRA 스토리지 링의 세 번째 화신이다.가속기는 6 GeV의 입자 에너지를 생성한다.^[7]현재 최대 30개의 실험을 동시에 진행하는 3개의 실험 홀(여러 유명한 과학자들의 이름을 딴)이 있다.막스 폰 라우에 홀이라는 이름을 가진 가장 큰 이 홀은 진동을 제한하기 위해 단일 조각으로 부은 300m가 넘는 콘크리트 바닥을 가지고 있다.^[8]null

하실로브

HASYLAB(Hamburger Synchrotronstrahlungslab 또는 "Hamburg Synchrotron Radio Laboratory")는 DESY에서 싱크로트론 방사선과 함께 연구에 사용된다.1980년에 15개의 실험영역을 가지고 문을 열었다(오늘날은 42개다).실험실은 생성된 싱크로트론 방사선을 연구에 사용할 수 있도록 저장 링 DORIS와 결합한다.초기 DORIS는 HASYLAB의 방사선원으로서 시간의 3분의 1만 사용했지만 1993년 이후 모든 가동 시간은 싱크로트론 방사선에 대한 실험에 사용할 수 있다.도리스가 제공하는 42개의 실험 영역 위에 저장 링 PETRA로 생성된 고에너지 방사선을 실험할 수 있는 3개의 실험 영역도 있다.null

훨씬 더 강렬한 방사선을 생산한 최초의 위글러와의 DORIS 업그레이드 후, 싱크로트론 방사선을 이용하여 획득한 최초의 뫼스바우어 스펙트럼이 1984년 HASYLAB에서 기록되었다.null

1985년, 보다 진보된 X선 기술의 개발은 인플루엔자 바이러스의 구조를 밝혀내는 것을 가능하게 했다.다음 해에 HASYLAB의 연구자들은 고체의 단수 격자 진동들을 흥분시키는 시도를 처음으로 성공적으로 했다.따라서 이전에는 중성자 산란을 통한 원자로에서만 가능했던 탄성 물질의 분석이 가능했다.null

1987년 막스 플랑크 협회의 구조 분자 생물학 워크그룹에서 HASYLAB에 상설 지부를 설립했다.싱크로트론 방사선을 이용해 리보솜의 구조를 연구한다.null

오늘날 많은 국내외 연구자들이 HASYLAB에서 그들의 실험을 수행한다: 1900년 모든 과학자들 모두 이 연구에 참여한다.전반적으로 연구의 범위는 물리학, 물질과학, 화학, 분자생물학, 지질학과 의학, 산업협력에 이르기까지 다양하다.null

OSRAM이 그 예인데, 최근에 와서야 HASYLAB를 사용하여 전구의 필라멘트를 연구한다.이러한 통찰력을 통해 특정 응용 분야에서 램프의 수명을 크게 늘릴 수 있었다.null

또한 HASYLAB의 연구원들은 컴퓨터 칩용 실리콘의 미세한 불순물, 촉매제의 작동 방식, 물질의 미세한 특성, 단백질 분자의 구조 등을 분석하였다.null

헤라

헤라(Hadron-Elektron-Ring-Anlage, "Hadron Electronic Ring Facility")는 DESY의 최대 싱크로트론과 저장고리로 둘레가 6336m에 이른다.지하 시설의 건설은 1984년에 시작되었고 국제적인 임무였다.독일 외에 추가로 11개국이 HERA 개발에 참여했다.가속기는 1990년 11월 8일에 작동을 시작했고, 처음 두 실험은 1992년에 데이터를 취하기 시작했다.헤라는 주로 양자의 구조와 쿼크의 성질을 연구하는 데 사용되었다.2007년 6월 30일에 문을 닫았다.^[9]null

헤라는 세계에서 유일하게 양자와 전자 또는 양전자 둘 중 하나를 충돌시킬 수 있는 가속기였다.이를 가능하게 하기 위해 헤라는 초전도 자석을 주로 사용했는데, 역시 세계 최초였다.헤라에서는 양자의 구조를 이전보다 최대 30배까지 정확하게 연구할 수 있었다.분해능은 양자의 1000분의 1 크기 구조물을 포함했다.앞으로 몇 년 동안 쿼크와 글루온에서 양성자의 구성에 관한 많은 발견이 있었다.null

HERA의 터널은 지하 10~25m에 달하며 내경은 5.2m이다.건설에는 지하철 터널 건설과 같은 기술이 사용되었다.두 개의 원형 입자 가속기가 튜브 안에서 작동한다.하나는 27.5 GeV의 에너지로 전자를 가속시켰고, 다른 하나는 반대 방향으로 920 GeV의 에너지로 양성했다.두 빔 모두 거의 빛의 속도로 원을 완성하여 초당 약 47,000바퀴를 돌았다.null

고리의 두 곳에서 전자와 양성자 빔이 충돌할 수 있다.이 과정에서 전자나 양전자는 양자의 성분인 쿼크에 흩어져 있다.이러한 입자 충돌의 산물인 산란 렙톤과 양성자의 단편화에 의해 생성되는 쿼크들은 거대한 검출기에 등록되어 있었다.두 개의 충돌 구역 외에도 두 개의 상호작용 구역이 더 있다.4개 구역은 모두 큰 지하 홀에 배치되어 있다.각 홀마다 다른 국제 연구원들이 일하고 있었다.이 그룹들은 다년간의 협력 작업에서 높은 집도의 복잡한 측정 장치를 개발, 구축 및 실행하고 엄청난 양의 데이터를 평가한다.null

4개 홀에서의 실험은 다음 섹션에 제시될 것이다.

H1

H1은 전자와 양성자의 충돌을 위한 범용 검출기로 DESY의 HERA-Hall North에 위치하였다.1992년부터 활동했으며, 측정량은 12m × 10m × 15m, 무게는 2800t이었다.null

그것은 입자물리학에서 새로운 종류의 물질과 예기치 못한 현상에 대한 탐색뿐만 아니라 양성자의 내부 구조의 해독, 강한 상호작용의 탐구를 위해 고안되었다.null

제우스

제우스는 H1 전자-프로톤 충돌 탐지기와 같으며 HERA-Hall 남쪽에 위치해 있었다.1992년에 건설된 그것은 12 m × 11 m × 20 m × 무게 3600 톤이다.null

그것의 임무는 H1과 닮았다.null

헤라-B

헤라-B는 1999년부터 2003년 2월까지 HERA-Hall West의 실험이었다.헤라의 양성자 빔을 이용하여 헤라-B의 연구원들은 무거운 쿼크에 대한 실험을 실시했다.그것은 8 m × 20 m × 9 m이며 무게는 1,000 톤이었다.null

에르메스

헤라홀 이스트에서의 헤르메스 실험은 1995년에 시행되었다.헤라의 종방향 편광 전자빔은 핵의 스핀 구조 탐사에 사용되었다.이러한 목적을 위해 전자는 내부 가스 목표물에서 27.5 GeV의 에너지로 분산되었다.이 대상과 검출기 자체는 특히 편광 물리학을 회전하기 위한 목적으로 설계되었다.그것은 3.5 m × 8 m × 5 m × 무게 400 톤이었다.null

플래시

플래시(FLASH, Hamburg의 프리 일렉트로닉 -LASER)는 스펙트럼의 진공-초자외선과 부드러운 X선 범위에서 방사선을 위한 프리 일렉트로닉 레이저를 탑재한 초전도 선형 가속기다.ILC(International Linear Collider)로 대체한 프로젝트인 계획 선형 충돌기 테슬라(TTF)에 사용될 기술을 시험하기 위해 1997년 건설된 TTF(TESLA Test Facility)에서 비롯됐다.이를 위해 TTF는 100m에서 260m로 확대되었다.null

유럽형 XFEL의 FLASH 기술은 ILC와 함께 테스트된다.2004년 시설 위탁 이후 지금까지 5개의 시험 실험 지역이 사용되고 있다.null

유럽 XFEL

유럽 X선 프리 전자 레이저(European XFEL)는 세계에서 가장 크고^[10] 가장 밝은 X선 레이저다.DESY와 협업한 유럽 프로젝트다.2017년부터 운영 중이다.^[11][12]길이 3.4km의 이 터널은 함부르크 DESY 캠퍼스에서 시작하여 XFEL 캠퍼스가 위치한 셰네펠트까지 서쪽으로 간다.이 터널에는 2.1km 길이의 초전도 선형 가속기가 포함되어 있으며, 전자는 최대 17.5GeV의 에너지로 가속된다.^[13][14]화학, 생물학, 물질과학 분야에서 응용이 많은 극히 짧은(약 10~100fs)과 강력한 X선 섬광을 생산한다.null

추가 가속기

더 큰 것 외에도, PETRA와 HERA의 대부분 사전 가속기 역할을 하는 몇 개의 작은 입자 가속기가 있다.이들 중에는 선형 가속기 LINAC I(전자의 경우 1964년부터 1991년까지 작동), LINAC II(양전자의 경우 1969년부터 작동) 및 LINAC III(1988년부터 HERA 양성자의 사전 가속기로 작동)가 있다.null

미래계획

DESY는 국제 선형 충돌기(ILC) 프로젝트에 참여하고 있다.이 프로젝트는 30킬로미터 길이의 선형 가속기로 구성되어 있다.국제 컨소시엄은 테슬라 프로젝트를 위해 원래 개발된 기술로 그것을 건설하기로 결정했다.2013년에는 이와테 남부의 기타카미 산지가 후보지로 선정되었으며, 현재 비용 분담 등 물류 관련 논의가 진행 중이다.null

참조

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 DESY와 관련된 미디어가 있다.

• 공식 웹사이트