コスモトロン (加速器)

コスモトロンの歴史とその影響

コスモトロン（Cosmotron）は、アメリカのブルックヘブン国立研究所に設置されていた粒子加速器で、特に陽子を加速するために設計されました。1948年にアメリカ原子力委員会からその建設が認可を受け、1953年には遂に最大加速エネルギーに到達するに至りました。この加速器の実運用は1966年まで続き、その後1969年に解体されました。

コスモトロンは、運動エネルギーがGeVオーダー（ギガ電子ボルト）に達した初の加速器として知られ、最大で3.3 GeVに到達しました。この成果は、粒子物理学の研究において重要な里程標となり、特に宇宙線実験では観測できなかった粒子が探求される道を開きました。

コスモトロンは、粒子線を加速器の外に取り出すことに成功したことでも注目されており、これにより新たな実験が可能となりました。中間子の観測においては、コスモトロンは当時利用可能だったあらゆる手段を超えて、さまざまな中間子を生成する能力を持っていました。加えて、重くて不安定な粒子（当時はV粒子と呼ばれていました）を世界で初めて発見し、奇妙な「ストレンジ」粒子の存在も実験によって確認しました。

当初、コスモトロンは「コスミトロン（Cosmitron）」という名称で知られており、宇宙線の生成を目指すという意図を反映していました。しかし、サイクロトロンとの親和性を考慮し、その名称は「コスモトロン」に変更されました。このシンクロトロンは、直径が22.9メートルで、設計目標エネルギーは3 GeVでした。システムは64×15cmのビームサイズを持ち、288個の電磁石からなる重量が6トンある強力なマグネットが4つの曲線部を形成しています。

コスモトロンの運用では、まず他の加速器で粒子を中間エネルギーまで加速し、その後コスモトロンに導入することで、偏向磁石の磁場の変化を抑える工夫がされていました。直線部分には磁石が配置されておらず、収束が課題となることが懸念されましたが、技術者たちはその課題を克服しました。これは、当時のシンクロトロン研究において他に類を見ない進歩を示しています。

1950年代のシンクロトロン研究において、コスモトロンは世界的にリーダー的存在でありましたが、更なる加速性能を求める中で、経済的に実現可能な新たなシンクロトロンの開発が必要とされました。これにより「強集束」の原理を用いた新しい加速器の研究が進められることになりました。

コスモトロンの発展は、次世代の粒子加速器への橋渡しとなり、素粒子物理学や原子核物理学の分野でのさらなる発見に大きく貢献しました。その成果は、今日の加速器技術の発展においても大きな影響を与え続けています。

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