なぜ物理学者はフェレットを粒子加速器に入れようとしたのか

1971 年 2 月、イリノイ州バタビアの国立加速器研究所の物理学者は、世界最大の機械であるリング型の 2,000 億電子ボルト (BeV*) 陽子シンクロトロン粒子加速器のテストを開始しました。 賭け金は高かった。 NAL 所長のボブ・ウィルソンは米国エネルギー省に対し、2 億 5,000 万ドルを支払えば 5 年以内に稼働させることができると語っていたが、実際には 4 年もかかっていた。すぐに彼らは厄介な問題に直面した。その稼働に不可欠な磁石が故障し続けていたのだ。

このハイテクなトラブルに対して提案されたローテクな解決策は何でしょうか? フェリシアという名のフェレット。

まず最初に、背景について少し説明します。 NAL (物理学者エンリコ フェルミの名をとって、現在はフェルミラボとして知られています) には、線形加速器 (リニアック)、ブースター、リサイクルリング、メインインジェクターリングという一連の加速器があります。 リニアックは陽子線とエネルギーの初期衝撃を提供します。 ブースターはそれを加速します。 リサイクル業者はそれを陽子のグループに「バッチ化」して、より強力なビームを生成します。 そしてメインインジェクターリングはビームを光速に近い速度まで何万回も高速で送ります。 その後、粒子はさまざまな試験施設に送られ、そこで一緒に粉砕されるか、固定された標的に向かって粉砕されます。 結果として生じる衝突は、粒子検出器によって観察され、その内部を明らかにし、時にはエキゾチックな粒子を生成します。 これらは宇宙の最も基本的な要素です。

1971 年当時、デザインは少し異なっていました。 まず、インジェクターとリサイクルリングが存在しませんでした。 実現したのは、メインリングと呼ばれる周囲4マイルの加速器だった。 双極子磁石を設計した物理学者の山田隆司氏は、「粒子ビームを導く 774 個の双極子磁石と、ビームを集束させる 240 個の四極子磁石」と回想するように、加速器にビームを導く磁石が装備されていました。

これらは冷蔵庫のマグネットではありません。それぞれの長さは 20 フィート、重さは約 13 トンです。 最初は、コイルの周りのガラス繊維絶縁体が壊れて、2 つの磁石だけが故障しました。 それがすぐに1日2件になりました。 その後数か月にわたって、チームは 350 個の磁石を交換しました。

しかし、1971 年 6 月 30 日、彼らは初めてリングの全周に粒子ビームを送信することに成功しました。 8月までに約1万回送信された。 しかし、粒子を7 BeV以上に加速しようとすると、磁石がショートしてしまいました。

山田さんはついにその原因が、真空管を切り込んだ際に残った金属片であることに気づきました。 「したがって、磁石がより高い磁場に励起されると、磁石は磁石のギャップ内に引き込まれ、立ち上がってビームを止めました。磁石はわずかに磁性を持った材料だったからです。」と彼は書いています。

彼らはその破片を取り出さなければならなかった。 しかし、どうやって？

「近道とお金を節約するアイデア」を見つけるためにNALに連れてこられたイギリス人技術者のロバート・シェルドンは、掃除道具を装備したフェレットがウサギを洗い流すかのように真空管の中を走り回ればその仕事ができるのではないかと示唆した。ウォーレンの。 「ヨークシャーの彼の地域では、狩猟者はフェレットを使用していた」とフェルミ研究所の元研究サービス責任者フランク・ベックは書いている。 「フェレットは、たとえそれが未知への長い旅を伴うものであっても、ステンレス鋼の管の内側を駆け下りることを躊躇しません。」

このフェレットは、ミネソタ州ゲイロードにある野生動物および毛皮農場から特別配達で到着しました。 体長15インチの彼女は、彼らが飼っていたフェレットの中で最も小さいものでした。 彼女の毛皮は、顔の白い斑点を除いて、茶色と黒でした。 彼らは彼女をフェリシアと呼びました。 彼女の値段は 35 ドルでした。

彼らはフェリシアの首に特注の首輪を付け、お尻の周りにおむつを付けました。 チューブ内のフェレットの糞も陽子を止めるでしょう。 彼らは首輪に紐をつけました。 フェリシアは紐を管の一方の端からもう一方の端まで持っていくことになっていました。 次に、洗剤を浸した綿棒を紐に取り付けて、引っ張ります。

しかしフェリシアはメインリングの真空管に入ることを拒否した。 おそらく彼女は、周囲 4 マイルもある狭くて光のない黒い輪に怯えていたのでしょう。

反抗的なフェレットに直面した科学者たちは、彼女をまだ建設中の実験施設である中間子研究所の幅 12 インチのチューブのセクションに再割り当てしました。 「彼女は、中間子研究所のチューブを作るために結合される300フィートのセクションの1つに挑戦する準備ができるまで、徐々に長くなるトンネルを駆け抜けるように教えられました」とタイム氏は指摘した。