HERA (加速器)

HERA（Hadron-Elektron-Ringanlage）

HERAは、ドイツハンブルクに存在した独特な粒子加速器で、正式にはHadron-Elektron-Ringanlageと呼ばれています。この加速器は1992年に運転を開始し、2007年までの15年間にわたり世界中の物理学研究に貢献しました。特に、レプトンと陽子の衝突実験に特化しており、アルトにおいても重要な知見を生む装置でした。実際、HERAは重心エネルギー318 GeVで電子または陽電子を陽子に衝突させており、運転していた時期には世界で唯一のレプトン-陽子衝突装置として注目を浴びていました。

HERAの構造

HERAは、DESYサイトとその近隣にある市民公園の地下に位置し、トンネルの長さは6.3kmです。トンネル内部には重なり合う2つの独立した貯蔵リングがあり、レプトンと陽子がそれぞれ保存されていました。ここには、H1、ZEUS、HERMES、HERA-Bの粒子検出器が設置され、実験を行うための衝突点も存在しました。

加速過程

レプトンはまずLINEAC-IIによって450 MeVまで加速され、その後DESY-IIの貯蔵リングに料金し、PETRAに移動した後、さらに加速されました。最終的にHERAトンネル内に達したレプトンは、27.5 GeVに達することができました。貯蔵リング内部には、0.17テスラの磁場を持つ常温の磁石が配置され、レプトンを永続的に円形軌道で維持しました。

一方で、陽子は負の電荷を持つ水素イオンから生成され、加速はLINEACで50 MeVまで行われました。次に、陽子シンクロトロンDESY-IIIに移され、7 GeVへと加速。最終的にはHERAに到達して920 GeVになります。

特徴的な実験と成果

HERAの特筆すべき点の一つは、レプトンビームがソコロフ-テルノフ効果により自然に横方向に偏光する点です。通常、加速器でのビームの偏光は重要な要素で、特に陽電子ビームの偏光は、横偏光計（TPOL）と縦偏光計（LPOL）を用いて測定されていました。これらの装置は、陽電子からの円偏光光子によるコンプトン散乱のスピン依存性を利用し、具体的なデータを取得していました。

2001年には横偏光計がアップグレードされ、より迅速に測定ができるようになり、他のシステム的影響の解明にも寄与しました。

閉鎖とその後

しかしながら、HERAは2007年6月30日に運転を終了しました。閉鎖の時刻は午後11時23分で、その後の数年にわたり解体作業が行われました。HERAのメイン前置加速器であるPETRAは、2010年8月以降にシンクロトロン放射光源を搭載したPETRA-IIIとして新たに運用され続けています。

HERAの功績は、さまざまな粒子物理の理解を深めるのに寄与しただけでなく、より広範な科学的探求にも貢献しました。その影響力は計り知れないものであり、将来的に新しい研究の出発点となることでしょう。

もう一度検索