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ビーム

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1: 2019/04/11(木) 18:37:13.41 ID:CAP_USER
なぜ最先端の科学の現場で加速器の中にフェレットが入れられていたのか?[04/10]

イリノイ州バタヴィアにあるフェルミ国立加速器研究所(FNAL)は、超伝導磁石を用いた大型の陽子・反陽子衝突型加速器テバトロンを有する施設です。トップクォークの検出に成功したことでも有名な同研究所は、ロバート・ラスバン・ウィルソン初代所長が企画・建設を担当し、1967年から現在に至るまで素粒子物理学などに関する研究を続けています。設立当初、FNALではハイテクトラブルを解決するために非常にローテクな解決策が用いられており、その中心にはなぜか「フェリシア」という名前のフェレットがいたことが明らかになっています。
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/00_m.jpg

Why Physicists Tried to Put a Ferret in a Particle Accelerator - Atlas Obscura
https://www.atlasobscura.com/articles/felicia-ferret-particle-accelerator-fermilab

「原子炉の父」ことエンリコ・フェルミにちなんで「フェルミ国立加速器研究所」と名付けられたFNALは、線形加速器(リニアック)、ブースター、リサイクラーリング、メインインジェクターリングから成る加速器を有しています。

リニアックは陽子線とエネルギーを提供するためのもので、ブースターがそれらを加速。リサイクラーリングはより強いビームを得るために陽子をひとまとめにし、メインインジェクターリングはリサイクラーリングにより生成されたビームを閉じ込めて何万回も回転させることで、ビームを光の速度まで加速させます。

FNALの建設風景を収めた写真
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/s01.jpg

1971年に戻ると、FNALの加速器の設計は少し異なっていました。現在の加速器と異なるポイントは、メインインジェクターリングおよびリサイクラーリングが存在しなかったという点。当時の加速器では、4マイル(約6.4km)もの長さの「メインリング」と呼ばれるものがこれらの代わりをしていました。このメインリングには内部を通る粒子ビームを導くための「双極子磁石」がなんと774個も搭載されており、さらにその粒子ビームを収束させるための「四重極磁石」が240個搭載されていたとのこと。

これらの磁石はそれぞれ20フィート(約6.1メートル)ほどの長さで、重さはなんと約13トンもあります。これらの磁石が非常に脆弱で、加速器稼働からわずか2日でコイル周りのガラス繊維の絶縁が壊れてしまい2つの磁石が故障。それから数か月で、加速器はなんと350個もの磁石を交換する羽目になったそうです。

それでも1971年6月30日に、なんとか粒子ビームをメインリング周りにまで送ることに成功。しかし、加速器で加速される粒子のエネルギーが70億電子ボルト(eV)を超えたところで、磁石が再びショートしてしまいます。加速器の故障原因について調査したところ、「加速器に使用する真空ダクトの中に金属の細片が残っていたこと」が原因であると判明したそうです。

この故障の原因を取り除くために用いられたのが、フェレットのフェリシアでした。以下の写真は当時の加速器に使用されていた長さ300フィート(約91メートル)の真空ダクトと、その中をゴミ掃除のために走り回ったフェレットのフェリシア。
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/s02_m.jpg

続きはソースで

https://gigazine.net/news/20190410-why-ferret-particle-accelerator/ 
ダウンロード (3)


引用元: なぜ最先端の科学の現場で加速器の中にフェレットが入れられていたのか?[04/10]

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1: 2019/03/26(火) 13:55:23.69 ID:CAP_USER
光を当てて宇宙探査機を加速させるという試みはこれまでも計画されてきましたが、わずか数mmサイズの宇宙探査機であることが前提になっていたり、宇宙空間を漂う星間物質が障害になったりと、難しい課題を抱えていました。カリフォルニア工科大学が提唱した理論が実用化すれば、光で動かせる物体が一気にメートルサイズにまで拡大され、理論上の存在だった光による推進技術が現実のものとなる可能性が高まると期待されています。

Self-stabilizing photonic levitation and propulsion of nanostructured macroscopic objects | Nature Photonics
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0373-y

Levitating Objects with Light | www.caltech.edu
https://www.caltech.edu/about/news/levitating-objects-light
https://i.gzn.jp/img/2019/03/26/levitating-object-light/space-satellite-over-the-planet-earth-3Y7P5QV_m.jpg

カリフォルニア工科大学のハリー・アトウォーター教授が率いる研究チームはネイチャー フォトニクス誌に掲載された論文の中で、物体の表面にナノスケールの模様を描くことで光で物体を動かす「Self-stabilizing photonic levitation(自己安定光子浮揚)」の理論を発表しました。

光で物体を動かすという技術自体は「光ピンセット」として既に実用化されていますが、これは強力に収束させたレーザーによりナノサイズの物体移動させる技術です。論文の共著者であるOgnjen Ilic氏はこの光ピンセットについて「ドライヤーの風でピンポン球を浮かせることはできますが、ピンポン玉が大きかったりドライヤーから離れてしまったりすればうまくいかないとの同じで、宇宙探査機を深宇宙に送り出す技術には応用できません」と説明しています。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/26/levitating-object-light/3441855676_67e8018c82_z_m.jpg

続きはソースで

https://gigazine.net/news/20190326-levitating-object-light/
images


引用元: 【レーザー光】巨大な物体を光を当てるだけで浮かせて正確に制御できる新理論が発表される[03/26]

【レーザー光】巨大な物体を光を当てるだけで浮かせて正確に制御できる新理論が発表される の続きを読む

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1: 2018/07/12(木) 12:44:02.39 ID:CAP_USER
マサチューセッツ工科大学(MIT)と中国の科学者の共同チームが、ナノメートル(10億分の1メートル)単位の素材に、
集束イオンビームを用いて切り込みを入れることで精巧な「切り紙」を再現することに成功しました。

Kirigami-inspired technique manipulates light at the nanoscale | MIT News
http://news.mit.edu/2018/kirigami-inspired-technique-manipulates-light-nanoscale-0706

Nano-kirigami with giant optical chirality | Science Advances
http://advances.sciencemag.org/content/4/7/eaat4436

MITの機械工学科のニコラス・X・ファン教授は、中国科学アカデミーや南中国工科大学の研究者との共同研究で、
マイクロチップ製造技術に用いる集束イオンビームを用いて、
数十ナノメートルという薄さの金属片に切り込みを正確に入れることで、複雑な三次元の形状を作成することに成功しました。
これまでの研究では、切り紙構造をナノスケールで再現するためには、
素材に切り込みを入れた後で複雑な手順による折りたたみ工程が必要だったそうですが、今回の研究チームが開発した技術では、
切り込みを入れるだけで三次元構造を一発で作れるようになっているとのこと。

実際に、集束イオンビームによる切り込みから一瞬にして三次元構造が形作られる様子は以下のムービーから見ることができます。

切り込みを入れた金属片が自然に展開するのは、金属片に切り込みを入れる際に利用する集束イオンビームに秘密があります。
低線量の集束イオンビームで切り込みを入れることで、イオンの一部が金属の結晶格子内に滞留します。
すると、結晶格子の形状が押し出されて、金属片を曲げるような強い応力が生まれ、金属片がきれいに展開します。

続きはソースで 

https://i.gzn.jp/img/2018/07/12/nanoscale-kirigami/a01.jpg
https://i.gzn.jp/img/2018/07/12/nanoscale-kirigami/00_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2018/07/12/nanoscale-kirigami/a02_m.jpg

Nano-kirigami with giant optical chirality
https://youtu.be/VDm8_lfpXGk



GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180712-nanoscale-kirigami/
images


引用元: 【機械工学】MITが10億分の1メートル単位で立体的な「切り紙」を作成することに成功[07/12]

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1: 2018/05/02(水) 23:08:56.12 ID:CAP_USER
◆「目からビーム」実現へ 英大学がウシの目から光線を放つ実験に成功

アニメや漫画などではよく「目から光線を発するシーン」が見られるが、実際にこの技術が確立しつつあるようだ。
英セント・アンドルーズ大学の研究チームが驚きの発表を行った。

St Andrews大学のニュースより

・大学の研究チームが有機半導体を用いた超薄型の”レーザー発光デバイス”を開発。スーパーマンのように「目からビームをうつ」ことが現実味を帯びてきた

・その”薄膜”はコンタクトレンズにつけられるほどの柔軟性と軽量性を兼ね備えており、人間の目においても安全なレベルの光を発することが可能だ。研究チームはウシの目を用いて、最大50cm先までビームを放つことに成功した

写真:紙幣からビームを発射させた画像
http://livedoor.blogimg.jp/yurukuyaru/imgs/2/e/2eba1f5c.jpg

続きはソースで

ユルクヤル、外国人から見た世界 2018年05月02日
http://yurukuyaru.com/archives/75991637.html
ダウンロード


引用元: 【でじこ】「目からビーム」実現へ 英大学がウシの目から光線を放つ実験に成功[05/02]

「目からビーム」実現へ 英大学がウシの目から光線を放つ実験に成功の続きを読む

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1: 2016/12/12(月) 21:14:01.10 ID:CAP_USER9
宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、 
「宇宙太陽光発電」における人工衛星-地上間のエネルギー伝送を模擬し、高さ約200メートルのタワー上から地上のターゲットに高出力レーザー光を正確に照射する実験に世界で初めて成功した。 
誘導レーザーやミラーを使って光線を制御する方式の「実現性を確認した」としている。 
宇宙発電は、いよいよ地上のエネルギー問題解決に向けて動き出すのか。

宇宙太陽光パネルで発電し高出力ビームを地上の太陽塔に当て原発並みに電力をを得る。夢のSFドラマ。
架空の話でしょ。違う。日本は宇宙レーザーを地上的に当てるの成功。米国にはできず日本の技術すごい。
転送レーザービームに飛んでる鳥が当たると焼ける「焼き鳥問題」は大丈夫?
焼けない程度に弱める。目に入ると危ないが。
原発並みの実用化までは普通に50年くらいかかる。
原発に匹敵する能力の途中段階は、長期飛行ドローンに電力供給する。  

(原田成樹)

詳細・続きはソースで

産経2016.12.11 10:00
スマホ
http://www.sankei.com/smp/premium/news/161211/prm1612110001-s1.html
PC
http://www.sankei.com/premium/news/161211/prm1612110001-n1.html

images


引用元: 【テクノロジー最前線】「宇宙太陽光発電」の実現性確認 JAXA、上空からのレーザー送電実験に成功 気になる「焼き鳥問題」は…©2ch.net

「宇宙太陽光発電」の実現性確認 JAXA、上空からのレーザー送電実験に成功 気になる「焼き鳥問題」は…の続きを読む

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1: 2016/10/02(日) 17:41:52.43 ID:CAP_USER
共同発表:イオン用超伝導加速空洞の高加速電圧試験に成功~大強度イオンビームのより効率的な加速を可能に~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160930/index.html
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160930/icons/zu1.gif


理化学研究所(理研) 仁科加速器研究センター 高効率加速空洞開発チームの坂本 成彦 チームリーダーらの共同研究グループ※は、純ニオブ注1)材料を用いた低速イオン用の超伝導注2)加速空洞を開発・建設し、従来の常伝導注2)加速空洞に比べて1/100以下の電力で、最大1.6メガボルト(MV)もの高電圧を発生させることに成功しました。この研究は、内閣府 総合科学技術・イノベーション会議が主導する革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)の藤田 玲子 プログラム・マネージャーの研究開発プログラムの一環として行われました。

大強度のイオンビームを加速する場合、イオン間の電気的な反発力の影響をできるだけ少なくし、ビームを短時間で加速できるように、高い電圧を発生する加速空洞が必要になります。

しかし、従来の銅を材料にした常伝導加速空洞は、電気抵抗が大きいため、高い電圧を発生させると発熱が大きくなりすぎるという課題がありました。このため、電気抵抗の極めて低い、ニオブなどの超伝導材料が長らく注目されていましたが、純ニオブを使って低速イオン用の加速空洞を作ろうとすると形状が複雑になるため、国内での実現例はありませんでした。

そこで共同研究グループは、高度なプレス加工技術や電子ビーム溶接技術、さらに表面処理技術を駆使して、純ニオブ材料を用いた低速イオン用の超伝導加速空洞の製作に挑戦しました。ニオブは液体ヘリウムにより直接冷やされることで超伝導状態になり、電気抵抗が極めて小さくなって、空洞表面での電流による発熱が非常に小さくなります。

今回製作した超伝導加速空洞を高エネルギー加速器研究機構(KEK)内の試験設備に設置し、高電圧試験を行いました。その結果、わずか24ワット(W)で1.6MVの高電圧を発生させることができました。これは、液体ヘリウム冷凍機の冷却効率を考慮に入れても、従来の銅を用いた常伝導加速空洞に比べて1/100以下の電力で非常に高い電圧を発生できたことを意味します。

今回の超伝導加速空洞の開発によって、大強度イオンビームの効率的な加速に大きく寄与する技術が得られました。この技術は人工核変換注3)による放射性廃棄物の低減を実現する上で重要です。また、医療用ラジオアイソトープ(RI)注4)製造や、粒子線治療に用いる加速器の小型化にもつながります。本成果は、2016年9月29日に米国ミシガン州で開催される第28回線形加速器国際会議(LINAC2016)において発表されました。

続きはソースで

ダウンロード (1)
 

引用元: 【技術】イオン用超伝導加速空洞の高加速電圧試験に成功 大強度イオンビームのより効率的な加速を可能に [無断転載禁止]©2ch.net

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