كيك

الموسوعة الحرة

منظمة أبحاث مسرعات الطاقة العالية ( باليابانية:高エネルギー加速器研究機構، Kō Enerugī Kasokuki Kenkyū Kikō ) ، والمعروفة اختصارًا بـ KEK ، هي منظمة يابانية تُعنى بتشغيل أكبر مختبر لفيزياء الجسيمات في اليابان، ويقع في تسوكوبا ، بمحافظة إيباراكي . تأسست عام 1997. [ 1 ] يُستخدم مصطلح "KEK" أيضًا للإشارة إلى المختبر نفسه، الذي يعمل به حوالي 695 موظفًا. [ 2 ] تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ KEK في توفير مسرعات الجسيمات والبنية التحتية الأخرى اللازمة لفيزياء الطاقة العالية ، وعلوم المواد ، وعلم الأحياء البنيوي ، وعلوم الإشعاع ، وعلوم الحاسوب ، والتحويل النووي ، وغيرها. وقد أُجريت العديد من التجارب في KEK من خلال التعاونات الداخلية والدولية التي استفادت منها. يُعرف ماكوتو كوباياشي ، الأستاذ الفخري في KEK، عالميًا بعمله في مجال انتهاك CP ، وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2008 .

36°08′55″ شمالاً 140°04′37″ شرقاً / 36.14861° شمالاً 140.07694° شرقاً / 36.14861; 140.07694

تاريخ

تأسس مركز كيك عام 1997 في إطار إعادة تنظيم معهد الدراسات النووية بجامعة طوكيو (الذي تأسس عام 1955)، والمختبر الوطني لفيزياء الطاقة العالية (الذي تأسس عام 1971)، ومختبر علوم الميزون بجامعة طوكيو (الذي تأسس عام 1988). [ 1 ] إلا أن إعادة التنظيم لم تكن مجرد دمج بسيط للمختبرات المذكورة. وبالتالي، لم يكن مركز كيك المعهد الجديد الوحيد الذي أُنشئ آنذاك، إذ لم تندرج جميع أعمال المؤسسات الأم تحت مظلة فيزياء الطاقة العالية؛ فعلى سبيل المثال، أُنشئ مركز الدراسات النووية بجامعة طوكيو في الوقت نفسه لفيزياء الطاقة المنخفضة في إطار شراكة بحثية مع معهد ريكين .

منظمة

يضم مركز كيك أربعة مختبرات رئيسية

يقوم العلماء في مركز كيك بتدريب طلاب الدكتوراه في كلية علوم مسرعات الطاقة العالية في جامعة الدراسات العليا المتقدمة .

موقع

  • حرم تسوكوبا الجامعي: 1-1 أوهو، تسوكوبا، إيباراكي 305-0801، اليابان
  • حرم توكاي الجامعي: 2-4 شيران شيراكاتا، توكاي مورا، ناكا غون، إيباراكي 319-1195، اليابان

مسرعات الجسيمات

المعقد الحالي

كاشف بيل
KEK e+/e- Linac
  • مُسرِّع KEK الخطي للإلكترونات/الإلكترونات: مُجمَّع مُسرِّع خطي يُستخدم لحقن إلكترونات بطاقة 8.0 جيجا إلكترون فولت وبوزيترونات بطاقة 3.5 جيجا إلكترون فولت في مُسرِّع KEKB. كما يُوفِّر المُسرِّع الخطي إلكترونات بطاقة 2.5 جيجا إلكترون فولت لمُسرِّع PF وإلكترونات بطاقة 6.5 جيجا إلكترون فولت لمُسرِّع PF-AR. وقد خضع المُسرِّع الخطي في السنوات الأخيرة لعملية تحديث لصالح مُسرِّع SuperKEKB .
  • مرفق اختبار المُسرِّعات (ATF): يركز مُسرِّع الاختبار على توليد حزمة ذات انبعاثية منخفضة للغاية. تُعد هذه إحدى التقنيات الأساسية لتحقيق مصادم الإلكترون-بوزيترون الخطي المستقبلي. تبلغ طاقة حزمة الإلكترونات 1.28 جيجا إلكترون فولت في التشغيل العادي.
  • مرفق اختبار الترددات الراديوية فائقة التوصيل (STF): مرفق اختبار لبناء وتشغيل مسرع خطي اختباري مع تجاويف فائقة التوصيل عالية التدرج ، كنموذج أولي لأنظمة المسرع الخطي الرئيسية للمصادم الخطي الدولي (ILC).
  • مجمع أبحاث مسرعات البروتونات الياباني ( J-PARC ): مجمع لتسريع البروتونات يتكون أساسًا من مسرع خطي بقدرة 600 ميغا إلكترون فولت ، ومسرع سنكروترون بقدرة 3 غيغا إلكترون فولت، ومسرع سنكروترون بقدرة 50 غيغا إلكترون فولت . تم بناء J-PARC بالتعاون بين KEK و JAEA ، ويُستخدم في الفيزياء النووية ، وفيزياء الجسيمات ، وعلم الميونات ، وعلم النيوترونات ، ونظام الدفع بالمسرعات (ADS)، ومجموعة واسعة من التطبيقات الأخرى.
  • يُعدّ مُسرّع KEK الرقمي (KEK-DA) نسخةً مُطوّرة من مُسرّع البروتونات KEK 500 MeV، الذي أُغلق عام 2006. وقد استُبدلت أنابيب الانجراف الخطية ذات طاقة 40 MeV وتجاويف الترددات الراديوية الموجودة بمصدر أيونات رنين السيكلوترون الإلكتروني (ECR) مُدمج في طرفية جهد عالٍ 200 كيلو فولت وخلايا تسريع حثّي، على التوالي. ومن حيث المبدأ، يُمكن لمُسرّع KEK الرقمي تسريع أي نوع من الأيونات في جميع حالات الشحنة المُمكنة. [ 5 ]

مجمع الإغلاق

  • مسرع البروتونات ( PS ): مجمع مسرعات لتسريع البروتونات حتى طاقة 12 جيجا إلكترون فولت. كان يتألف بشكل أساسي من مسرع أولي بطاقة 750 كيلو إلكترون فولت، ومسرع خطي بطاقة 40 ميجا إلكترون فولت، ومسرع معزز بطاقة 500 ميجا إلكترون فولت ، وحلقة رئيسية بطاقة 12 جيجا إلكترون فولت. استُخدم مسرع البروتونات في الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات . كما وفّر حزمة بروتونات بطاقة 12 جيجا إلكترون فولت لخط حزمة النيوترينو في مركز كيك (KEK) لتجربة كيك إلى كاميوكا ( K2K ). وصل مسرع البروتونات إلى طاقته التصميمية البالغة 8 جيجا إلكترون فولت في عام 1976. أُغلق مسرع البروتونات في عام 2007.
  • خط شعاع النيوترينو: تم إنشاء خط شعاع لدفع النيوترينوات إلى سوبر كاميوكاندي ، التي  تبعد حوالي 250 كم عن كيك، وتم إجراء تجربة تذبذب النيوترينو المسماة K2K من عام 1999 إلى عام 2004. كما تم إجراء تجربة تذبذب النيوترينو المسماة توكاي تو كاميوكا ( T2K ) باستخدام J-PARC منذ عام 2009.
  • مسرع التخزين الحلقي المتقاطع القابل للنقل في اليابان (TRISTAN): مصادم إلكترون-بوزيترون تم تشغيله من عام 1987 إلى عام 1995. وكان الغرض الرئيسي منه هو الكشف عن كوارك القمة . بلغت طاقة الإلكترون والبوزيترون 30  جيجا إلكترون فولت. احتوى TRISTAN على ثلاثة كواشف: TOPAZ وVENUS وAMY. تم بناء KEKB باستخدام نفق TRISTAN.

الجري والخطط المستقبلية

  • سوبر كيه إي كي بي : مصادم إلكترون-بوزيترون، يتألف من حلقة تخزين إلكترونات بطاقة 7 جيجا إلكترون فولت وحلقة تخزين بوزيترونات بطاقة 4 جيجا إلكترون فولت ، ويهدف إلى تحقيق إضاءة أعلى من خلال زيادة شدة الحزمة، وتركيز الحزم عند نقطة التفاعل ، وتقليل التفاعلات الكهرومغناطيسية بين الحزم. وقد حُددت الإضاءة المستهدفة عند 8×10³⁵ سم⁻² ث⁻¹ ، أي ما يقارب 60 ضعف قيمة التصميم الأصلي لمصادم كيه إي كي بي. ويعتمد سوبر كيه إي كي بي نظام الحزمة النانوية. وستقوم كيه إي كي ببناء حلقة تخميد جديدة لتوليد حزمة البوزيترونات النانوية. في أكتوبر 2010، وافقت الحكومة اليابانية رسميًا على مشروع سوبر كيه إي كي بي، وفي يونيو 2010، خُصصت ميزانية أولية قدرها 100 مليون دولار (100 ين = 1 دولار أمريكي) لبرنامج دعم الأبحاث المتقدمة جدًا للفترة 2010-2012. تبلغ الميزانية الإجمالية للبرنامج حوالي 315 مليون دولار (100 ين ياباني = دولار أمريكي واحد). سيتم الانتهاء من عملية التحديث، وقد أُجريت أولى التصادمات في عام 2018. وسيتم تحقيق أعلى مستوى إضاءة في عام 2021. ستُجرى تجربة Belle II باستخدام مرصد SuperKEKB .
  • مسرع خطي لاستعادة الطاقة صغير الحجم (cERL): مسرع تجريبي لمصدر ضوء السنكروترون المستقبلي المسمى مسرع استعادة الطاقة الخطي (ERL). سيدرس cERL عدم اليقين في فيزياء المسرع في ERL من خلال تجارب الحزمة. من المقرر بدء تشغيل الحزمة في cERL اعتبارًا من عام 2013 باستخدام حزمة إلكترونية بطاقة 35 ميجا إلكترون فولت. لدى KEK خطة لبناء ERL بطاقة 5 جيجا إلكترون فولت، مما يوفر ضوء سنكروترون فائق السطوع ونبضات قصيرة جدًا، بعد تجارب cERL.
  • المصادم الخطي الدولي (ILC): مصادم خطي مستقبلي للإلكترونات والبوزيترونات، يتكون من تجاويف فائقة التوصيل بطول 31 كيلومترًا تقريبًا، وحلقتين للتخميد، إحداهما للإلكترونات والأخرى للبوزيترونات، بمحيط 6.7 كيلومترات. ستصل طاقة الإلكترونات والبوزيترونات إلى 500 جيجا إلكترون فولت، مع إمكانية الترقية إلى 1 تيرا إلكترون فولت. يشارك في مشروع المصادم الخطي الدولي ما يقارب 300 مختبر وجامعة حول العالم: يعمل أكثر من 700 شخص على تصميم المسرع، و900 آخرون على تطوير الكاشف. يتولى فريق التصميم العالمي تنسيق أعمال تصميم المسرع، بينما تتولى الدراسة العالمية تنسيق أعمال الفيزياء والكواشف. [ 6 ]

أجهزة الكمبيوتر

بلو جين

يضم مركز KEK حواسيب فائقة السرعة تُعد من بين الأسرع في اليابان، ويتولى مركز أبحاث الحوسبة التابع له إدارة هذه الأنظمة. تبلغ القدرة التشغيلية النظرية للحاسوب العملاق SR16000، من إنتاج شركة هيتاشي ، 46 تيرافلوب . أما القدرة التشغيلية النظرية للحاسوب العملاق Blue Gene Solution، من إنتاج شركة IBM ، فتبلغ 57.3 تيرافلوب. وقد استُخدمت هذه الحواسيب العملاقة بشكل رئيسي لدراسة الديناميكا اللونية الكمومية وفيزياء المسرعات العددية ، وتم إيقاف تشغيلها تمهيدًا لظهور حاسوب عملاق جديد في المستقبل. كما يُدير مركز أبحاث الحوسبة أنظمة حاسوبية أخرى، منها: KEKCC، ونظام حاسوب B-factory، ونظام حاسوب ضوء السنكروترون. [ 7 ]

استضافت شركة KEK أول موقع ويب في اليابان في 30 سبتمبر 1992. ولا يزال من الممكن رؤية الموقع الأصلي. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "التاريخ" . KEK . تم الاسترجاع في 12-08-2016 .
  2. ↑شكرا جزيلا(باللغة اليابانية). كيك . تم الاسترجاع بتاريخ 12 أغسطس 2016 .
  3. ↑ "2 مارس 2016 - KEK: أولى التجارب والتخزين الناجح للحزم في حلقات الإلكترونات والبوزيترونات SuperKEKB" . www.interactions.org . مارس 2016. تاريخ الاطلاع: 10 أغسطس 2016 .
  4. ↑ "تقرير ميداني من مركز كيك: اصطدام الإلكترونات والبوزيترونات لأول مرة في مسرع سوبر كيكب" . 26 أبريل 2018. تاريخ الاطلاع: 29 مايو 2018 .
  5. ↑ تي. إيواشيتا وآخرون (2011). "مُسرِّع KEK الرقمي" . مجلة Physical Review Special Topics: Accelerators and Beams . 14 (7) 071301. Bibcode : 2011PhRvS..14g1301I . doi : 10.1103/PhysRevSTAB.14.071301 . 
  6. ↑ حقائق وأرقام حول مؤتمر ILC
  7. ↑ مركز أبحاث الحوسبة في KEK
  8. ↑ أول موقع إلكتروني في اليابان (باللغة اليابانية)