KEK

KEK
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고에너지 액셀러레이터
리서치 기구
高エネルギー加速器研究機構
KEK and Mt Tsukuba.jpg
확립된1997년 4월 1일
본부일본 이바라키 쓰쿠바
국장
야마우치 마사노리
소속문부과학성
웹사이트http://www.kek.jp/en/

KEK로 알려진 고에너지 액셀러레이터 연구 기구(高 high energy energyー加 research,, Ko Enerugī Kasokuki Kenkyu Kiko)는 이바라키 현 쓰쿠바 시에 위치한 일본 최대의 입자물리학 연구소를 운영하는 것을 목적으로 하는 일본의 단체다. 1997년에 설립되었다.[1] KEK라는 용어는 약 695명의 직원을 고용하고 있는 실험실 자체를 가리키는 말로도 쓰인다.[2] KEK의 주요 기능은 고에너지 물리학, 물질 과학, 구조 생물학, 방사선 과학, 컴퓨터 과학, 핵 투과 등에 필요한 입자 가속기와 기타 기반 시설을 제공하는 것이다. KEK에서 수많은 실험들이 이를 활용한 국내외 협력에 의해 구성되었다. 고바야시 마코토 KEK 명예교수는 CP폭력에 관한 연구로 세계적으로 알려져 있으며 2008년 노벨 물리학상을 받았다.

좌표: 36°08′55″N 140°04′37″E / 36.14861°N 140.07694°E / 36.14861; 140.07694

역사

KEK는 1997년 원자력연구소, 도쿄대(1955년 설립), 국립고에너지물리연구소(1971년 설립), 도쿄대 메손과학연구소(1988년 설립)의 조직 개편으로 설립됐다.[1] 그러나 이번 조직개편은 앞서 언급한 연구소의 단순한 합병이 아니었다. 이와 같이, KEK는 당시 신설된 유일한 새로운 연구소가 아니었는데, 그 이유는 모 기관의 모든 작업이 고에너지 물리학의 산하에 들어간 것은 아니었기 때문이다. 예를 들어, 도쿄대학 원자력연구센터는 RIKEN과의 연구 제휴로 저에너지 핵물리학을 위해 동시에 설립되었다.

  • 1971: 국립 고에너지 물리학 연구소(KEK)가 설립되었다.
  • 1976: 양성자 싱크로트론(PS)은 설계한 대로 8 GeV 빔을 생성했다. PS는 12 GeV를 달성했다.
  • 1978: 부스터 싱크로트론 이용 시설과 PF(Photon Factory)가 설립되었다.
  • 1982: PF는 2.5 GeV 전자 빔을 저장하는 데 성공했다.
  • 1984: Transposable Ring Crossing Storage Accelerator in Nippon(TRISTAN) 축적 링(AR)은 전자 빔을 6.5 GeV로 가속시켰다.
  • 1985: AR은 양전자 빔을 5 GeV로 가속했다.
  • 1986: TRISTAN 메인 링(MR)은 전자 빔과 양전자 빔을 모두 25.5 GeV로 가속시켰다.
  • 1988: MR 에너지는 초전도 가속 충치의 도움으로 30 GeV로 업그레이드되었다.
  • 1989: 가속기와 싱크로트론 방사선 과학 학과는 고급 연구 대학원에 설립되었다.
  • 1994: KEKB B 공장 건설이 시작되었다.
  • 1995: 트리스탄 실험(AMY, JADY, TOPAZ, VENUS)이 끝났다.
  • 1997: 고에너지 가속기 연구 기구가 설립되었다.
  • 1998: KEKB(KEK B-factory) 링의 첫 번째 빔 스토리지.
  • 1999: 롱베이스라인 뉴트리노 발진 실험(K2K)이 시작되었다. KEKB에서 벨 실험이 시작되었다.
  • 2001: 고강도 프로토온 가속기(J-PARC)의 건설이 시작되었다.
  • 2004: 대학간 연구 기관 고에너지 가속기 연구 기구가 되었다. K2K 실험이 끝났다.
  • 2005: 토카이 캠퍼스가 개교했다. PS에서의 실험은 끝났다.
  • 2006: J-PARC 센터 설립
  • 2008: 교수 고바야시 마코토는 2008년 노벨 물리학상을 수상했다.
  • 2009: J-PARC 시공 완료.
  • 2016: SuperKEKB 전자 및 양전자 링에서[3] 보의 첫 번째 회전 및 저장 성공
  • 2017년: 일본 쓰쿠바에서 벨레 2세 실험 '롤인' 완료
  • 2018년: Belle II[4] 검출기 내 SuperKEKB 보의 첫 충돌

조직

KEK는 4개의 주요 연구소를 가지고 있다.

KEK의 과학자들이 고등과학대학원의 고에너지 가속기과학대학 박사과정 학생들을 대상으로 연수를 실시하고 있다.

위치

  • 츠쿠바 캠퍼스: 1-1 오호, 쓰쿠바, 이바라키 305-0801, 일본
  • 토카이 캠퍼스: 2-4 시라네 시라카타, 나카군 도카이무라, 이바라키 319-1195, 일본

입자 가속기

현재복합체

BELLE 검출기
  • SuperKEKB: 전자-양전자 충돌기 및 KEKB로 업그레이드. 두 개의 저장 링이 있음: 7 GeV 전자 저장 링과 4 GeV 양전자 저장 링. 원주 길이는 약 3.016 km이다. Belle II 실험을 위한 데이터를 제공하는 대량의 B-meson과 Anti-B-meson이 생성될 것이다.
  • PF(Photon Factory): 싱크로트론 빛 실험에 전자 저장 링이 사용된다. 원주 길이는 약 187m이다. 전자빔의 에너지는 2.5 GeV이다.
  • PF-AR: 전자 저장 링은 싱크로트론 빛 실험에 사용된다. 이 가속기는 6.5GeV의 전자빔으로 고강도와 펄스 X선을 생성한다. 원주 길이는 약 377m이다. 이 링은 원래 TRISTAN, 전자-양전자 충돌기의 부스터 싱크로트론(Booster Synchrotron)으로 작동되었으며, 원래 TRISTAN 축적 링(AR)이라고 불렸다.
KEK e+/e- 리낙
  • KEK e+/e- Linac: 8.0 GeV 전자와 3.5 GeV 양전자를 KEKB에 주입하는 데 사용되는 선형 가속기 콤플렉스. 또한 Linac은 PF의 경우 2.5 GeV 전자, PF-AR의 경우 6.5 GeV 전자도 제공한다. 라이낙은 최근 몇 년간 SuperKEKB로 업그레이드되었다.
  • 가속기 시험설비(ATF): 시험가속기는 초저배광 빔을 생성하는 데 초점을 맞춘다. 이것은 미래의 전자-양전자 선형 충돌기를 실현하기 위한 필수적인 기술 중 하나이다. 전자의 빔 에너지는 정상 작동에서 1.28 GeV이다.
  • 초전도 RF 시험 시설(STF): 국제 선형 충돌기(ILC)용 주 라이낙 시스템의 프로토타입으로서 고고도 초전도성 캐비티가 있는 시험 라이낙을 제작·운영하기 위한 시험 시설이다.
  • 일본프로톤가속기 연구단지(J-PARC): 600메브 리낙, 3 GeV 싱크로트론, 50 GeV 싱크로트론 등으로 주로 구성된 양성자 가속기 단지. J-PARC는 KEK와 JAEA의 협력으로 구축되었으며, 핵물리학, 입자물리학, 뮤온과학, 중성자과학, 가속기동력계통(ADS) 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다.
  • KEK 디지털 액셀러레이터(KEK-DA)는 2006년 폐쇄된 KEK 500 MeV 부스터 양성자 싱크로트론을 개조한 것이다. 기존 40 MeV 드리프트 튜브 리낙과 RF 캐비티는 각각 200 kV 고전압 단자와 유도 가속도 셀에 내장된 전자 사이클로트론 공명(ECR) 이온원으로 대체됐다. DA는 원칙적으로 가능한 모든 충전 상태에서 모든 종류의 이온을 가속할 수 있다.[5]

셧다운 콤플렉스

  • 프로토온 싱크로트론(PS): 양자를 12 GeV까지 가속하는 가속기 복합체는 주로 750 KeV 전가속기, 40 MeV 라이낙, 500 MeV 부스터 싱크로트론, 12 GeV 메인 링으로 구성되었다. PS는 핵 및 입자 물리학에 사용되었었다. PS는 또한 KEK에서 카미오카(K2K)까지의 실험을 위해 KEK의 중성미자 빔 라인에 12 GeV 양성자 빔을 제공했다. PS는 1976년에 설계 에너지인 8 GeV를 달성했다. PS는 2007년에 폐쇄되었다.
  • 중성미자 빔 라인: KEK에서 약 250km 떨어진 슈퍼카미오칸데로 중성미자를 몰아넣기 위한 빔 라인과 K2K라는 중성미자 진동 실험이 1999년부터 2004년까지 실시되었다. 도카이~카미오카(T2K)라는 중성미자 발진 실험은 2009년부터 J-PARC를 이용한 실험이 실시되고 있다.
  • Transposable Ring Crossing Storage Accelerator in Nippon (TRISTAN): 전자-포시트론 충돌기는 1987년부터 1995년까지 운영되었다. 주요 목적은 상위 쿼크를 탐지하는 것이었다. 전자와 양전자의 에너지는 30 GeV였다. 트리스탄은 TOPAZ, 비너스, AMY의 세 가지 검출기를 가지고 있었다. KEKB는 트리스탄의 터널을 이용하여 만들어졌다.

실행 및 향후 계획

  • SuperKEKB: 7 GeV 전자 저장 링과 4 GeV 양전자 저장 링으로 구성된 전자 양전자 충돌기는 빔 전류를 증가시켜 상호 작용 지점에 빔을 집중시키고 전자 빔과 빔의 상호작용을 작게 만들어 줌으로써 더 높은 광도를 달성한다. 목표 광도는 KEKB의 원래 설계 값보다 약 60배 높은 8×1035 cm−2 s로−1 설정되었다. SuperKEKB는 나노 빔 체계를 채택했다. KEK는 나노 스케일 양전자 빔을 생성하기 위해 새로운 댐핑 링을 구축할 것이다. 2010년 10월 일본 정부는 SuperKEKB 프로젝트를 정식으로 승인하였고, 2010년 6월 초창기 예산 1억 달러(약 100억 원=1달러)가 2010~2012년에 배정되었다. 총 예산은 이 프로그램에 의해 약 3억 1천 5백만 달러(약 100억 = 1달러)이다. 업그레이드가 완료돼 2018년 첫 충돌이 이뤄졌다. 2021년에는 가장 높은 광도를 달성할 것이다. Belle II 실험은 SuperKEKB를 사용하여 수행될 것이다.
  • 콤팩트 에너지 회수 리나크(CERL): 에너지 회수 리나크(ERL)라는 이름의 미래 싱크로트론 광원에 대한 시험 가속기. cERL은 빔 실험을 통해 ERL에서 가속기 물리학의 불확실성을 연구한다. cERL에서의 빔 커미셔닝은 2013년부터 35 MeV 전자 빔으로 예정되어 있다. KEK는 cERL 실험 후 5GeV ERL을 구축, 초고 밝기와 초단기 펄스 싱크로트론 빛을 제공할 계획이다.
  • 국제 선형 충돌기(ILC): 전자와 양전자의 경우 길이 약 31km의 초전도 캐비티와 2개의 댐핑 링으로 구성되며 둘레는 6.7km이다. 전자와 양전자에너지는 최대 500 GeV까지이며, 1TeV로 업그레이드할 수 있다. 전 세계 300여 개 연구소와 대학이 ILC에 참여하고 있다. 700명 이상의 사람들이 액셀러레이터 설계에 참여하고 있으며, 900명 이상의 사람들이 검출기 개발에 참여하고 있다. 가속기 설계 작업은 글로벌 디자인 노력(Global Design Response)에 의해 조정되며, 물리 및 검출기는 월드 와이드 스터디에 의해 조정된다.[6]

컴퓨터[7]

블루진

KEK는 일본에서 가장 빠른 등급의 컴퓨터를 보유하고 있으며, KEK의 컴퓨터연구센터가 컴퓨터 시스템을 관리하고 있다. 히타치가 만든 슈퍼컴퓨터 SR16000의 이론적 작동 성능은 46 TFLOPS이다. IBM이 만든 슈퍼컴퓨터 블루진솔루션의 이론적 작동 성능은 57.3 TFLOPS이다. 이들 슈퍼컴퓨터는 주로 양자 색역학과 수치 가속기 물리학을 연구하는 데 사용되어 왔으며, 이러한 슈퍼컴퓨터는 미래에 차세대 슈퍼컴퓨터를 도입하기 위해 폐쇄되었다. 전산연구센터는 또 KEKCC, B공장 컴퓨터 시스템, 싱크로트론 빛 컴퓨터 시스템 등 다른 컴퓨터 시스템도 관리한다.

KEK는 1992년 9월 30일 일본에서 첫 번째 웹사이트를 열었다. 원래의 웹사이트는 여전히 볼 수 있다.[8]

참고 항목

참조

  1. ^ a b "History". KEK. Retrieved 2016-08-12.
  2. ^ 各種データ (in Japanese). KEK. Retrieved 2016-08-12.
  3. ^ "2 March 2016 - KEK: First turns and successful storage of beams in the SuperKEKB electron and positron rings". www.interactions.org. Retrieved 2016-08-10.
  4. ^ "A Report on the Ground at KEK: Electrons and Positrons Collide for the first time in the SuperKEKB Accelerator". Retrieved 2018-05-29.
  5. ^ T. Iwashita ; et al. (2011). "KEK digital accelerator". Physical Review Special Topics: Accelerators and Beams. 14 (7): 071301. Bibcode:2011PhRvS..14g1301I. doi:10.1103/PhysRevSTAB.14.071301.
  6. ^ ILC-팩트 및 수치
  7. ^ KEK 전산연구센터
  8. ^ 일본 최초의 웹사이트 (일본어)

외부 링크