2022年5月2日、世界最強の重イオン加速器が、米国ミシガン州イーストランシングにあるミシガン州立大学の希少同位体ビーム施設（FRIB）で落成式を行いました。9億ドルを投じたこの施設は、宇宙がどのように形成されたかを詳細に研究するために使用される予定です。また、FRIBの加速器は、安定同位体、通常は電離したウラン原子の強力なビームを450メートルの長さの加速器トンネルを通して光速の半分で発射し、その先でイオンはグラファイトディスクに衝突し、ターゲットの特定の場所が過熱しないよう回転させます。ほとんどのウラン原子核はグラファイトを通過しますが、一部は標的の炭素原子核と衝突し、ウラン原子核は陽子と中性子の小さな組み合わせ、つまり希少同位体に分解されます。(原子の陽子の数で元素が決まり、陽子の数は同じで中性子の数が異なる原子が同位体であることを覚えておいてください)。FRIB施設ほど多くの希少同位体が作られたことはありません。

自然界に存在する同位体は約1万個ありますが、爆発する星の中にしか存在しないものや、ほんの数秒しか存在しないものもあります。そのうちの約3,000種類を研究することができ、希少同位体は、重元素の合成から原子核物理学、生物学、医学に至るまで、科学的調査の手段としてますます重要性を増しています。

「FRIBの心臓部分である超伝導線形加速器は、これらの希少同位体を比較的大量に生成し、科学者が地球上で1,000近い同位体を研究することができるように設計されています。」とFRIBのVAT社アカウントマネージャー、Chris McCarthy氏は述べています。それに加え、「今日、科学者は宇宙がどのように形成されたかについてより多くを学ぶことができ、医学、核セキュリティ、環境科学などの革新的な技術の開発に貢献することができるのです。」と述べました。

FRIBの加速器は、残留分子とのビーム相互作用を最小限に抑えるため、超高真空(UHV)環境を維持しています。主加速器トンネルと各実験用通路は真空バルブによってVAT社から隔離されており、加速器の超高真空環境下で極めて高い放射線レベルと高温での運転が可能になっているのです。

「14年前のFRIBプロジェクト開始以来、VAT社はFRIBチームと協力して、加速器の主要部分に高速バルブソリューションを提供してきました。」とChris McCarthy氏は説明します。また、彼は「速閉弁は本来、故障した場合にのみ作動する安全弁であるため、VAT製速閉弁は、長期間作動しない場合でも素早く閉じるため、その機能性が証明されていることが選ばれた理由です。」と補足しています。VATシリーズ75.0速閉弁は、世界中の研究施設で常に高い性能を発揮することが証明されています。

MRIやPET検査、煙探知機、携帯電話の新しい信号伝達方法など、すでに革新的な技術につながっている原子力科学研究に焦点を当て、次世代FRIB施設では科学者がこれまでの研究の境界を押し広げるのに役立つだろうと考えています。

そして、Chris McCarthy氏は「FRIBは、元素の形成や物質の構造に関する基本的な疑問に科学者が答えることを目的としていますが、最も緊急性の高い研究分野のひとつは、がん治療の分野です。今日、医師はPET検査で悪性のがん細胞を見つけるために放射性同位元素を使用しています。しかし、FRIBで生成されるような希少な同位元素は、体内にある特定のがんを探し出して攻撃する能力を持ち、医療臨床家や化学者がそれを追跡して治療することができるようになるのです。これは、医学にとって大きな前進となる可能性を秘めています。」と述べました。

このようながん研究の大きな進歩に加え、この新しいFRIB加速器は、他の多くの画期的な研究成果を人類に提供すると考えて間違いないでしょう。