KEK

La Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía (高エネルギー加速器研究機構, Kō Enerugī Kasokuki Kenkyū Kikō ) , conocida como KEK , es una organización japonesa cuyo propósito es operar el laboratorio de física de partículas más grande de Japón, situado en Tsukuba , prefectura de Ibaraki . Fue establecida en 1997. ^{[ 1 ]} El término "KEK" también se usa para referirse al laboratorio en sí, que emplea a aproximadamente 695 personas. ^{[ 2 ]} La función principal de KEK es proporcionar los aceleradores de partículas y otra infraestructura necesaria para la física de alta energía , la ciencia de los materiales , la biología estructural , la ciencia de la radiación , la ciencia de la computación , la transmutación nuclear , etc. Numerosos experimentos han sido construidos en KEK por las colaboraciones nacionales e internacionales que han hecho uso de ellos. Makoto Kobayashi , profesor emérito del KEK, es conocido mundialmente por su trabajo sobre la violación de CP y fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2008 .

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

Historia

KEK se estableció en 1997 como resultado de una reorganización del Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Tokio (establecido en 1955), el Laboratorio Nacional de Física de Altas Energías (establecido en 1971) y el Laboratorio de Ciencia de Mesones de la Universidad de Tokio (establecido en 1988). ^{[ 1 ]} Sin embargo, la reorganización no fue una simple fusión de los laboratorios mencionados. Por lo tanto, KEK no fue el único instituto nuevo creado en ese momento, ya que no todo el trabajo de las instituciones matrices se enmarcaba dentro de la física de altas energías; por ejemplo, el Centro de Estudios Nucleares de la Universidad de Tokio se estableció simultáneamente para la física nuclear de bajas energías en una colaboración de investigación con RIKEN .

1971 : Se creó el Laboratorio Nacional de Física de Altas Energías (KEK).
1976 : El sincrotrón de protones (PS) produjo un haz de 8 GeV según lo previsto. El PS alcanzó los 12 GeV.
1978 : Se fundaron la Instalación de Utilización del Sincrotrón Booster y una Fábrica de Fotones (PF).
1982 : El PF logró almacenar un haz de electrones de 2,5 GeV .
1984 : El anillo de acumulación (AR) del acelerador de almacenamiento de intersección de anillos transponible en Nippon (TRISTAN) aceleró un haz de electrones a 6,5 GeV.
1985 : El reactor AR aceleró un haz de positrones a 5 GeV.
1986 : El anillo principal (MR) de TRISTAN aceleró haces de electrones y positrones a 25,5 GeV.
1988 : La energía del reactor de magnetorresistencia se incrementó a 30 GeV con la ayuda de cavidades aceleradoras superconductoras .
1989 : Se crearon los departamentos de Ciencia de Aceleradores y Radiación Sincrotrónica en la Universidad de Posgrado para Estudios Avanzados .
1994 : Comienza la construcción de la fábrica KEKB B.
1995 : Finalizan los experimentos de TRISTAN ( AMY , JADE, TOPAZ, VENUS).
1997 : Se creó la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía.
1998 : Primer almacenamiento de haces en el anillo de KEKB (fábrica B de KEK).
1999 : Comenzó el experimento de oscilación de neutrinos de línea de base larga ( K2K ). El experimento Belle en el KEKB comenzó a funcionar.
2001 : Se inició la construcción de los aceleradores de protones de alta intensidad ( J-PARC ).
2004 : Se convirtió en la Corporación del Instituto Interuniversitario de Investigación, Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía. Finalizó el experimento K2K .
2005 : Se inauguró el Campus Tokai. Finalizaron los experimentos en PS.
2006 : Se fundó el Centro J-PARC .
2008 : El profesor Makoto Kobayashi ganó el Premio Nobel de Física de 2008 .
2009 : Se completó la construcción de J-PARC .
2016: Primeros giros y almacenamiento exitoso de haces en los anillos de electrones y positrones SuperKEKB ^{[ 3 ]}
2017: Se completó la puesta en marcha del experimento Belle II en Tsukuba, Japón.
2018: Primeras colisiones de haces de SuperKEKB dentro del detector Belle II ^{[ 4 ]}

Organización

KEK cuenta con cuatro laboratorios principales.

Laboratorio de Aceleradores: Laboratorio para estudiar, desarrollar, construir y gestionar aceleradores de partículas .
Instituto de Estudios de Partículas y Nucleares: Laboratorio de física básica para el estudio de la física de partículas elementales , la física nuclear y la astrofísica .
Instituto de Ciencia de la Estructura de los Materiales: Laboratorio de física aplicada para el estudio de las estructuras de los materiales.
Laboratorio de Investigación Aplicada: Laboratorio utilizado para apoyar la investigación mediante aceleradores de partículas .

Los científicos del KEK imparten formación a los estudiantes de doctorado de la Escuela de Ciencias de Aceleradores de Alta Energía de la Universidad de Posgrado para Estudios Avanzados .

Ubicación

Campus de Tsukuba: 1-1 Oho, Tsukuba, Ibaraki 305–0801, Japón
Campus Tokai: 2-4 Shirane Shirakata, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki 319–1195, Japón

aceleradores de partículas

Complejo actual

SuperKEKB : Un colisionador de electrones y positrones , y una actualización de KEKB . Cuenta con dos anillos de almacenamiento: uno de electrones de 7 GeV y otro de positrones de 4 GeV . Su circunferencia tiene una longitud aproximada de 3,016 km. Generará grandes cantidades de mesones B y anti -mesones B, proporcionando datos para el experimento Belle II .
Photon Factory (PF): Se utiliza un anillo de almacenamiento de electrones para experimentos con luz sincrotrón . Su circunferencia tiene una longitud aproximada de 187 m. La energía del haz de electrones es de 2,5 GeV.
Anillo Avanzado de la Fábrica de Fotones (PF-AR): Este anillo de almacenamiento de electrones se utiliza para experimentos con luz sincrotrón . El acelerador genera rayos X pulsados de alta intensidad con un haz de electrones de 6,5 GeV. Su circunferencia tiene una longitud aproximada de 377 m. Este anillo funcionaba como un sincrotrón de refuerzo para TRISTAN, el colisionador de electrones y positrones, y originalmente se denominaba Anillo de Acumulación de TRISTAN (AR).

Acelerador lineal KEK e+/e-: Un complejo acelerador lineal utilizado para inyectar electrones de 8,0 GeV y positrones de 3,5 GeV en KEKB. El acelerador lineal también proporciona electrones de 2,5 GeV para PF y electrones de 6,5 GeV para PF-AR. En los últimos años, el acelerador lineal ha sido actualizado para SuperKEKB .
Instalación de Pruebas de Aceleradores (ATF): Un acelerador de pruebas se centra en generar un haz de muy baja emitancia. Esta es una de las técnicas esenciales para la construcción de un futuro colisionador lineal de electrones y positrones. La energía del haz de electrones es de 1,28 GeV en funcionamiento normal.
Instalación de prueba de RF superconductora (STF): Una instalación de prueba para construir y operar un acelerador lineal de prueba con cavidades superconductoras de alto gradiente , como prototipo de los sistemas de aceleradores lineales principales para el Colisionador Lineal Internacional (ILC).
Complejo de Investigación de Aceleradores de Protones de Japón ( J-PARC ): Un complejo de aceleradores de protones que consta principalmente de un acelerador lineal de 600 MeV , un sincrotrón de 3 GeV y un sincrotrón de 50 GeV . J-PARC fue construido en colaboración entre KEK y JAEA , y se utiliza para física nuclear , física de partículas , ciencia de muones , ciencia de neutrones , sistemas impulsados por aceleradores (ADS) y una variedad de otras aplicaciones.
El acelerador digital KEK (KEK-DA) es una renovación del sincrotrón de protones KEK de 500 MeV, que se cerró en 2006. El acelerador lineal de tubo de deriva de 40 MeV y las cavidades de radiofrecuencia existentes se han sustituido por una fuente de iones de resonancia ciclotrónica de electrones (ECR) integrada en un terminal de alto voltaje de 200 kV y celdas de aceleración por inducción, respectivamente. Un DA es, en principio, capaz de acelerar cualquier tipo de ion en todos los estados de carga posibles. ^{[ 5 ]}

Complejo cerrado

Sincrotrón de Protones ( PS ): Un complejo acelerador para acelerar protones hasta 12 GeV. El PS constaba principalmente de un preacelerador de 750 keV, un acelerador lineal de 40 MeV, un sincrotrón de refuerzo de 500 MeV y un anillo principal de 12 GeV. El PS se utilizó para física nuclear y de partículas . También proporcionó el haz de protones de 12 GeV a una línea de haces de neutrinos en KEK para el experimento KEK- Kamioka ( K2K ). El PS alcanzó su energía de diseño de 8 GeV en 1976. El PS fue clausurado en 2007.
Línea de haz de neutrinos: Una línea de haz para impulsar neutrinos hacia Super-Kamiokande , que se encuentra a unos 250 km de KEK, y un experimento de oscilación de neutrinos llamado K2K se llevaron a cabo entre 1999 y 2004. Un experimento de oscilación de neutrinos llamado Tokai to Kamioka ( T2K ) se ha llevado a cabo utilizando J-PARC desde 2009.
Acelerador de Almacenamiento de Intersección de Anillo Transponible en Japón (TRISTAN): Este colisionador de electrones y positrones estuvo en funcionamiento desde 1987 hasta 1995. Su objetivo principal era la detección del quark top . La energía de los electrones y positrones era de 30 GeV. TRISTAN contaba con tres detectores: TOPAZ, VENUS y AMY. El KEKB se construyó utilizando el túnel de TRISTAN.

Correr y planes futuros

SuperKEKB : Un colisionador de electrones y positrones, compuesto por un anillo de almacenamiento de electrones de 7 GeV y un anillo de almacenamiento de positrones de 4 GeV , para lograr una mayor luminosidad mediante el aumento de la corriente del haz, el enfoque de los haces en el punto de interacción y la reducción de las interacciones electromagnéticas haz-haz. La luminosidad objetivo se ha fijado en 8 × 10³⁵ ^cm⁻² s⁻¹ ^, aproximadamente 60 veces superior al valor de diseño original del KEKB. SuperKEKB ha adoptado un esquema de nanohaz. KEK construirá un nuevo anillo de amortiguación para generar el haz ^de positrones a nanoescala. En octubre de 2010, el gobierno japonés aprobó formalmente el proyecto SuperKEKB, y en junio de 2010 se asignó un presupuesto inicial de 100 millones de dólares (¥100 = $1) para un Programa de Apoyo a la Investigación Muy Avanzada para el período 2010-2012. El presupuesto total del programa asciende a unos 315 millones de dólares (100 yenes = 1 dólar). La actualización se completará y las primeras colisiones se realizaron en 2018. La máxima luminosidad se alcanzará en 2021. El experimento Belle II se llevará a cabo utilizando SuperKEKB .
Acelerador lineal compacto de recuperación de energía (cERL): Un acelerador de prueba para una futura fuente de luz sincrotrón denominada Acelerador lineal de recuperación de energía (ERL). El cERL estudiará la incertidumbre de la física del acelerador en el ERL mediante experimentos con haces de electrones. La puesta en marcha del haz en el cERL está prevista para 2013 con un haz de electrones de 35 MeV. El KEK tiene previsto construir un ERL de 5 GeV, que proporcionará luz sincrotrón de ultra alto brillo y pulsos ultracortos, tras la finalización de los experimentos del cERL.
Colisionador Lineal Internacional (ILC): Un futuro colisionador lineal de electrones y positrones que consta de cavidades superconductoras de aproximadamente 31 kilómetros de longitud y dos anillos de amortiguación, para electrones y positrones, con una circunferencia de 6,7 kilómetros. La energía de los electrones y positrones alcanzará hasta 500 GeV, con la opción de actualizarla a 1 TeV. Casi 300 laboratorios y universidades de todo el mundo participan en el ILC: más de 700 personas trabajan en el diseño del acelerador y otras 900 en el desarrollo del detector. El diseño del acelerador está coordinado por el Esfuerzo de Diseño Global, y el trabajo de física y detectores por el Estudio Mundial. ^{[ 6 ]}

Computadoras

KEK cuenta con supercomputadoras de la clase más rápida de Japón, y el Centro de Investigación en Computación de KEK administra los sistemas informáticos. El rendimiento operativo teórico de SR16000, una supercomputadora fabricada por Hitachi , es de 46 TFLOPS . El rendimiento operativo teórico de Blue Gene Solution, una supercomputadora fabricada por IBM , es de 57,3 TFLOPS. Estas supercomputadoras se utilizaron principalmente para estudiar la cromodinámica cuántica y la física numérica de aceleradores , y se han desactivado para dar paso a una nueva supercomputadora en el futuro. El Centro de Investigación en Computación también administra otros sistemas informáticos: KEKCC, el Sistema Informático de la Fábrica B y el Sistema Informático de Luz de Sincrotrón. ^{[ 7 ]}

KEK alojó el primer sitio web en Japón el 30 de septiembre de 1992. El sitio web original todavía se puede ver. ^{[ 8 ]}

Véase también

Referencias

1 2 "Historia" . KEK . Consultado el 12 de agosto de 2016 .
↑各種データ(en japonés). KEK . Consultado el 12 de agosto de 2016 .
↑ "2 de marzo de 2016 - KEK: Primeros giros y almacenamiento exitoso de haces en los anillos de electrones y positrones de SuperKEKB" . www.interactions.org . Marzo de 2016. Consultado el 10 de agosto de 2016 .
↑ "Informe desde tierra en KEK: Electrones y positrones colisionan por primera vez en el acelerador SuperKEKB" . 26 de abril de 2018. Consultado el 29 de mayo de 2018 .
↑ T. Iwashita; et al. (2011). "Acelerador digital KEK" . Physical Review Special Topics: Accelerators and Beams . 14 (7) 071301. Bibcode : 2011PhRvS..14g1301I . doi : 10.1103/PhysRevSTAB.14.071301 .
↑ Datos y cifras de la ILC
↑ Centro de Investigación Informática en KEK
↑ Primer sitio web en Japón (en japonés)

Enlaces externos

Sitio web oficial
Sitio web oficial del Colisionador Lineal Internacional
Primer sitio web en Japón

[history-1] 1 2 "Historia" . KEK . Consultado el 12 de agosto de 2016 .

[2] 各種データ(en japonés). KEK . Consultado el 12 de agosto de 2016 .

[3] "2 de marzo de 2016 - KEK: Primeros giros y almacenamiento exitoso de haces en los anillos de electrones y positrones de SuperKEKB" . www.interactions.org . Marzo de 2016. Consultado el 10 de agosto de 2016 .

[4] "Informe desde tierra en KEK: Electrones y positrones colisionan por primera vez en el acelerador SuperKEKB" . 26 de abril de 2018. Consultado el 29 de mayo de 2018 .

[5] T. Iwashita; et al. (2011). "Acelerador digital KEK" . Physical Review Special Topics: Accelerators and Beams . 14 (7) 071301. Bibcode : 2011PhRvS..14g1301I . doi : 10.1103/PhysRevSTAB.14.071301 .

[6] Datos y cifras de la ILC

[7] Centro de Investigación Informática en KEK

[8] Primer sitio web en Japón (en japonés)

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