性は示した。今日のの領域に達すはじめに.pdfVIP

性は示した。今日の 40~50 MV/m の領域に達す 1. はじめに るまでには空洞材料や製作技術についての長い 2004 年 8 月、国際リニアコライダー運営委員会 開発の歴史が必要であったが 3)、その進展の過程 （ILCSC）の諮問を受けた国際技術推進委員会 では達成できる加速電場が向上するとともにＣ （International Technology Recommendation Ｗ運転の特徴を活かした応用、すなわち 70 年代 Panel, ITRP）は、半年以上にわたる検討の末に、 にはアルゴンヌ国立研究所(ANL)の ATLAS 加速 世界協力のもとで建設する将来のリニアコライ 器に代表されるような微弱な電流値ではあるが ダー(ILC)の基幹技術には超伝導空洞を採用すべ 陽子や重イオンなどの精密な連続ビーム加速へ しという勧告を答申した。以来、国際的な技術開 の応用 4)、80 年代になると高エネルギー加速器 発の協力体制が急速に立ち上がり、活発な活動が 研究機構(KEK)のトリスタン加速器が先駆となっ 続いている。 た電子（陽電子）蓄積リングへの本格的な大規模 高周波空洞を超伝導化しようという研究は 応用へと発展した 5)。そこでは絶えず蓄積リング 1960 年代に始まった。少ない消費電力で高い電場 を周回する高エネルギーの電子ビームが放射光 が得られることから、その開発と発展は専ら粒子 として失うエネルギーを補充するために、高い加 加速器の分野が担い、1965 年には米国スタンフォ 速電圧を連続して供給できる加速空洞が必要で ード大学が、銅に鉛をメッキした超伝導空洞を使 あった。当時の超伝導空洞の実用加速電場として って電子加速の実験に初めて成功している 1)。有 は 5 MV/m 程度であったが、それでも常伝導空洞 名なスタンフォード?2 マイル?リニアックの完 の CW 電場が 1～2 MV/m であるのに比べると３ 成が 1966 年であることから、その建設中にすで 倍以上の強さを持つため、世界各地の研究所で実 に超伝導を使った CW 化を考えていたことにな 用のための空洞開発が行われた。KEK が 1988 年 る。また、超伝導空洞応用として現在最もホット にトリスタン加速器に設置した超伝導空洞は純 な話題の一つであるエネルギー回収型リニアッ ニオブ製５セル型の 509 MHz 空洞であり、翌年 ク(Energy Recovery Linac, ERL)の原理も 1965 に増設された空洞と合わせた有効加速管長 48 m 年にすでに M.Tigner によって提案されている で 200 MV の加速電圧を実現した。その後 1990 2)。 年にはドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY) 空洞に電磁場を励振すると空洞壁の高周波表 が、また 1996 年にはトーマス?ジェファーソン 面抵抗によるジュール損失が磁場の２乗に比例 国立加速器施設（TJNAF）が原子核実験用リニア して増加する。このため通常の銅製の空洞でさえ ックとしてそれぞれ500 MHz、1500 MHz の超伝 加速電場が高くなると、ビームへ渡す電力に比し 導空洞の稼動を開始したが、欧州合同素粒子原子 て空洞壁での電力損失が極めて大きくなり、エネ