フェルミ国立加速器研究所

歴史

第二次世界大戦から1960年代にかけて、連邦政府は高エネルギー物理学実験を構築するために、競合する大学のさまざまな粒子加速器に資金を提供しました。最も注目すべきものは、粒子を直線上に送るスタンフォード線形加速器（SLAC）、SUNYストーニーブルックのブルックヘブン国立研究所、粒子を円を描くように送り、同じ磁石で何度も粒子に作用させるコーネル大学のシンクロトロンでした。1960年代になると、より大きなアトムスマッシャーを作るためのコストが高すぎて個々のキャンパスに資金が回らなくなり、次の円形加速器のためのリングのサイズは既存の大学のキャンパスに収まりきらないほど大きくなっていました。そこで連邦政府は、いくつかの大学の物理学者が運営する新しい場所を始めることにしました。場所を決めるためにコンペを行ったが、政治家たちはイリノイ州であることを求めて争った。

イリノイ州ウェストンは、バタビアの隣のコミュニティであった。1960年代初頭に始まったプレハブ住宅の分譲地だった。販売が非常に遅れていたので、土地開発者は、新しい町の端に新しい雇用者としてフェルミラブを誘致しようとした。しかし、必要な土地の量が町全体を飲み込んでしまうことが判明した。そこで、町はフェルミラブ社に建てられた家を含む土地をすべて売却することを投票で決めた。その後、町は解散した。

この研究所は1967年に国立加速器研究所として設立され、1974年にエンリコ・フェルミに敬意を表して改称されました。研究所の初代所長はロバート・ラスバン・ウィルソン。ウィルソンはキャンパス内の彫刻の多くを制作しました。彼は、前倒しで予算内で完成させた責任があると言われています。敷地内にある高層の実験棟は、フェルミラボのシンボルとなっているユニークな形をしており、ウィルソンにちなんで命名され、キャンパスの活動の中心となっています。

新しい建物が完成する前に 科学者たちは ウェストンの家に引っ越しました フェルミラボの農場の家もすべて オフィススペースとして使用するために その場所に移動しました彼らはウェストンを"フェルミラボ村"と改名した今でも科学者の訪問者が住んでいます

ウィルソンは、コーネル大学のシンクロトロンを建設したチームを引き入れ、オリジナルの200GeV加速器の建設を手伝った。2つの重要な発明がこの加速器を時代遅れのものにしました。それは、超伝導磁石と、同じアクセラレータリングを使って2つの粒子群を反対方向に送り、衝突したときに2倍のエネルギーを持つようにすることです。

1978年にウィルソンが研究室の資金不足に抗議して辞任した後、レオン・M・レダマンがその仕事を引き受けました。彼の指導の下、当初の加速器はテバトロン加速器に置き換えられました。新しい加速器は、1.96 TeVのエネルギーで陽子と反陽子を衝突させることができた。レダマンは1988年に退任し、現在も名誉所長を務めている。敷地内にある科学教育センター（学生と一般市民を対象としている）は、彼の名前にちなんで命名されました。

1988年から1998年までは、John Peoplesが研究室を運営していました。その間、2005年6月30日まではMichael S. Witherellが運営していました。2004年11月19日, カリフォルニア州ローレンス・バークレー国立研究所の元所長であるPiermaria Oddoneがフェルミラボの新所長に就任したことが発表された.Oddoneは2005年7月1日に所長としての任期を開始した。

フェルミラボは、世界的なLHCコンピューティンググリッドのティア1サイトとしての役割を含め、LHCの研究に参加し続けています。イリノイ州は、科学者や産業界のパートナーのために、フェルミラボにイリノイ加速器研究センターの新しい建物を建設するための資金を提供しています。

加速器

加速プロセスの第一段階は、コッククロフト・ウォルトン発電機で行われます。これは、マッチ箱サイズの楕円形のカソードとその周囲のアノードを1mm間隔で隔て、ガラスセラミック絶縁体で固定したモリブデン電極を並べた容器に水素ガスを導入してH^-イオンに変換するものです。マグネトロンを使用してプラズマを発生させ、金属表面付近にH^-を形成させます。コッククロフト・ウォルトン発生器により750keVの静電場が印加され、イオンが容器の外に加速される。次のステップはリニアック（線形加速器）で、粒子を400MeV（光速の約70％）まで加速する。次の加速器に入る直前に、H^-イオンは炭素箔を通過してH⁺イオン（陽子）になります。

次はブースターリングです。ブースターリングは円周468mの円形加速器で、磁石を使って陽子のビームを円軌道に曲げていく。ライナックから送られてきた陽子は、33ミリ秒で約2万回ブースターの周りを回るため、電場を繰り返し経験します。一周するごとに陽子はより多くのエネルギーを拾い上げ、ブースターには8GeVのエネルギーが残されている。メインインジェクターは、加速器チェーンの次のリンクです。1999年に完成したメインインジェクターは、陽子の加速、反陽子生成のための陽子の供給、反陽子源からの反陽子の加速という3つの機能を持つフェルミラボの「粒子交換所」となっています。最後の加速器はテバトロン。これは世界で2番目に強力な粒子加速器でした（CERNの大型ハドロン衝突型加速器が最も強力）。光速に近い速度で、陽子と反陽子がテバトロンの周りを逆方向に回ります。物理学者たちは、テバトロントンネル内にある2つの5,000トンの検出器DØとCDFの中心で1.96 TeVのエネルギーでビームが衝突するようにビームを調整し、初期宇宙の物質の状態と最小のスケールでの構造を明らかにしています。テバトロンは現在、博物館に改造されています。

線形加速器には医療施設も併設されています。医師は、加速器から陽子や中性子を腫瘍に打ち込むことで、がん患者を治療しています。

実験

• ホロメーター干渉計
• テバトロンプロトン・アンチプロトン衝突型加速器。フェルミラボのDØと衝突型検出器
• MiniBooNE：ミニブースターニュートリノ実験
• サイボーネ：SciBarブースターニュートリノ実験
• MINOS: メインインジェクターニュートリノ振動検索
• MINERνA: メインインジェクターのνが付いている
• NOνA：NuMIオフ軸ν_e外観
• MIPP：メインインジェクター粒子製造