J-PARC は、陽子を加速する3 台の大型加速器を持っています。陽子が数兆個から数十兆個もの塊となった陽子ビームは、加速空洞というビームを加速する装置や、何百個もの電磁石に挟まれた細いパイプの中を通過しながら、光速の99.95％※まで加速されます。陽子ビームが空気中の酸素や窒素分子に邪魔されずに真っ直ぐに進めるように、パイプの中は、宇宙空間と同じくらいの真空状態を実現しています。
※30GeVに対応。3GeVでは97.12％。
J-PARC の加速器は、日本の高い技術力で作られた超精密な電気機械であり、世界最高強度の高エネルギー陽子ビームを作りだすことができます。
DTL(ドリフト・チューブ・リニアック）
大電力高周波を加速空洞に供給し、発生し電場を利用してビームを加速します。各空洞は0.1mm程度、空内に設置されている加速管は0.05mm程度の位置精度で設置されています。
この宇宙に存在する物質は原子からなり、原子は原子核とその周りを回る電子から、原子核は中性子と陽子から構成されます。そして、中性子と陽子の中を探ると、最も小さな構成要素である素粒子、クォークにたどり着きます。クォークは強い力によって陽子や中性子のなかに閉じ込められていて単独で観測することができません。一方、電子は強い力を感じない、クォークとは別タイプの素粒子レプトンの仲間で私たちにも身近な素粒子です。ニュートリノもレプトンの仲間になります。レプトンでは、電荷をもつ電子と電荷をもたないニュートリノが対を作っていますが、クォークも電荷の違う２種類が対を作っています。クォークやレプトンには、質量の違う３つの対（世界）があると分かりました。さらにこれらのクォークやレプトンには電荷が正反対の反粒子が存在します。
SKS測定器とHyperball-J
T2K実験のイメージ
J-PARCの物質・生命科学実験施設（MLF)では、ほぼ光速（９７％）まで 加速した陽子を炭素、水銀の標的に衝突させることで、それぞれミュオン、 中性子のビームを作り出しています。これらのビームは世界最大級の明るさ で試料を照らすことができる「巨大な顕微鏡」として、科学の発展のための 基礎研究から材料開発などの応用研究まで、幅広い分野の研究に用いられて います。
MLFホール
J‑PARCの陽子ビームは、素粒子・原子核物理や物質・生命科学等の学術研究に使われています。応用として、原子力、医薬品、宇宙や半導体の開発など、私たちの生活に直接役立つ分野にも貢献することができます。
これまで検討してきた「核変換実験施設」の設計をベースに、陽子ビームを多様な分野に応用する新たな「陽子ビーム照射施設」の検討を進めています。
陽子ビーム照射施設
2026.04.22
2026.04.07
2026.04.07
