KEK,レーザーで地面の微小変動を連続観測

高エネルギー加速器研究機構(KEK)の研究グループは,KEK電子陽電子線形入射器(以下,入射器)において高精度レーザーアライメントシステムを利用して,トンネル床面の微小変動の連続観測を平成28年1月7日から8ヶ月間実施することに成功した(ニュースリリース)。

70億電子ボルトの電子と40億電子ボルトの陽電子を衝突させ,生成されるB中間子群の崩壊現象から様々な高エネルギー素粒子反応を検証することを目的として,現在,KEKではSuperKEKB加速器の試運転が行なわれている。この加速器は,電子と陽電子を供給する入射器と衝突させるリングで構成される。B中間子を大量に生成させるには,大量の電子と陽電子を効率的にリングに供給することが重要となる。

全長600mの入射器の最長直線部は500mあり,リングへの安定供給には入射ビームの安定した加速・輸送が欠かせない。これを実現するには入射器を構成する多数の加速装置が±100μmの範囲で一直線に並んでいる必要があり,基準となる長い直尺が必要だった。さらに直線上に設置しても床面が次々刻々と変化するので,その変位を常時観測する必要もある。

そこで研究チームは,真空中で直進する性質があるレーザーを長直尺として利用することにした。これにより,複雑で不規則に変動する床面変位の高精度観測を常時な行うことができるようになる。

この結果,床面が一日当り約5μmの大きさで複雑に変位していることが分かった。この計測技術は,SuperKEKBプロジェクトの入射ビームの高効率化・安定化に活用されるだけでなく,大規模地震や地殻変動の監視システムなどにも応用できる。

今回の成果の主目的は,長距離線形加速器の高精度アライメントへの応用だが,微小地面変動の高精度観測網にも応用可能であることを実証したとも言える。ダム事業,トンネル構築,堤防建設など高精度な長直尺を必要とする大規模土木事業などの産業応用や,地震・地殻変動を監視するための大規模観測網にも応用できるとしている。

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