大型ハドロン電子衝突型加速器（LHeC ）は、既存のLHC ストレージリング（現在ジュネーブのCERNで稼働している最高エネルギーの陽子加速器）のアップグレードの可能性を探る加速器研究である。陽子加速リングに新しい電子加速器を追加することで、LHeCは、2007年に運転を終了したハンブルクのDESYの電子陽子衝突型加速器HERAで可能であったよりもはるかに高い、前例のない高エネルギーと率での電子陽子および電子イオン衝突の調査を可能にする。したがって、LHeCは、陽子と原子核の基礎構造や、新たに発見されたヒッグス粒子の物理など、独自の研究プログラムを持っている。これは米国およびその他の地域で計画されているものと同様の電子イオン衝突型加速器だが、現在の設計では偏極陽子は含まれない。
LHeCの基本設計は、長さ約1kmの2台の超伝導線形粒子加速器（「リニアック」）で構成され、LHCの接線方向にレーストラック状に配置されています。各リニアックは約10GVの加速を提供するため、電子はレーストラック内を3周し、7TeVの陽子または2.7TeVの鉛イオンと衝突する前に約60GeVのエネルギーに達します。この設計のユニークな特徴は、極めて低い消費電力を実現するための最適化です。これは、衝突後に電子ビームを減速し、そのエネルギーのほぼすべてをリニアックの高周波空洞に戻すことで実現されます。この原理はエネルギー回収と呼ばれています。現在、CERNとの国際協力の下、適切な周波数802MHzの超伝導加速空洞の開発に向けた準備が進められています。それと並行して、CERNではエネルギー回収リニアック試験プラットフォームの設計研究も進められています。 LHCの陽子および重イオン物理に関連して、LHeCの物理プログラムと検出器も研究されています。CERNのLHC複合施設の稼働時間とリソースを最大限に活用するため、電子-陽子ビームと陽子-陽子ビームのデータを同時に取得することが想定されています。LHeCの電子ビームは、遠い将来には10TeV級の陽子ビームと組み合わせる可能性があり、これは2013年からCERNで世界規模の研究で検討されています。
参考文献
- 「HL-LHCにおける大型ハドロン電子衝突型加速器」、2012年の概念設計報告書の2020年版更新
- 「LHCの電子：新たな始まり」、CERN Courier、2014年6月
- 「CERNの大型ハドロン電子衝突型加速器：装置と検出器の物理と設計概念に関する報告書」、Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics、2012年
- 「LHCのための電子」、CERN Courier、2012年4月
