ヨーロッパの XFEL X 線レーザーの建設により、ハンブルク西部の同様に壮大な科学プロジェクトが背景に追いやられました。 25 年前の 1992 年 10 月 1 日、ドイツの電子シンクロトロン (Desy) の敷地内でヘラ粒子加速器の研究活動が始まりました。そこでは電子が陽子と15年間衝突し、その後ヘラのスイッチが切れた。
周囲6.3キロメートルのヘラトンネルでは2007年以来、ほとんど何も動いていない。それは今再び変わるはずです。研究者たちはコンクリート管内の暗黒物質を探したいと考えています。具体的にはアクシオン。これらはまだ測定されていない粒子です。しかし、物理学者のアクセル・リンドナーは、それらが存在することを確信しています。 Alps II (Any Light Particle Search) プロジェクトで、彼はその存在を証明したいと考えています。
フォトンがアクシオンになる
これを行うために、彼は磁場を通して強力なレーザービームを誘導したいと考えています。個々の光の粒子、いわゆるフォトンはアクシオンに変換されると考えられています。磁場の中に立つ鋼鉄の壁は光を止めるでしょう。光は鏡によって千倍に増幅されますが、アクシオンはそうではありません。科学者の仮定によれば、壁の後ろでアクシオンは光子に変換され、強度が十分であれば検出器で測定できるだろう。
リンドナーは、ヘラ トンネルからの超電導磁石の一部を実験にうまく利用できます。彼のチームはただ「状況を正す」必要があるだけだ。ヘラはリング状ですが、長さ 9 メートルの磁石内の真空管は正確に一直線上になければなりません。この技術的な課題は現在では克服されている、とリンドナー氏は言います。退職した Desy 研究者たちは自由時間にこの作業に取り組み、必要な 20 個の磁石のうち 3 個をすでにまっすぐにしました。すべてがうまくいけば、リンドナー氏と同僚は 2020 年にヘラ トンネルで実験を開始できるでしょう。しかし、研究者らが必要とするのは約200メートルのチューブだけで、そのリングには直線部分も含まれている。
見学可
それまでは、訪問者は地下構造物に驚嘆することができるが、Desyの広報担当トーマス・ズーファル氏によると、この構造物はかつて数十億ドイツマルクの費用をかけて建設されたという。ヘラ陽子リングは、超伝導技術を使用して構築された最初の加速器の 1 つです。磁石は大量の液体ヘリウムを使用してマイナス 269 度まで冷却されました。磁石に使用される金属ニオブチタンは、この温度でのみ超電導性を発揮します。電流は抵抗なく流れることができ、大きな磁場が発生します。
ヘラ実験の科学的結果は、素人には抽象的に聞こえます。陽子は、3 つのクォークとグルーオンで構成されているだけでなく、いわゆる仮想クォークで構成された非常に活発な構造であることが発見されました。素粒子物理学者のヨアヒム・ムニヒ氏は、「泡が入って泡立つスープのようなものだと想像していただけますか」と語る。ヘラは、エネルギーの影響下でクォーク間の相互作用がどのように変化するかを示しました。
この研究が人々に何をもたらすかと尋ねると、ムニッヒ氏はこう答えます。「私たちは好奇心からそれを行っています。」 そして、ヘラで開発されたような検出器は現在、医療における X 線にも使用されています。 Hera は 2007 年 6 月 30 日に閉鎖されました。また、トンネル内での実験が科学的にやり尽くされたからでもある、とDesyの広報担当ズーファル氏は言う。毎秒 100,000 回の粒子衝突のうち、毎秒 5 ～ 10 回が 15 年間保存されました。研究に利用できる膨大な量のデータにより、既知の物質の構成要素の 1 つである陽子の非常に優れた全体像が作成されました。