シンクロトロン（しんくろとろん）
最終更新：2026/4/25
シンクロトロンは、磁場と高周波電場を同期させて荷電粒子を加速する円形加速器である。
別名・同義語 円形加速器高エネルギー加速器
ポイント
シンクロトロンは、粒子線がん治療や物質科学の研究など、幅広い分野で利用されている。従来のサイクロトロンよりも高いエネルギーの粒子を加速できる。
概要
シンクロトロンは、1940年代に考案された円形加速器の一種であり、荷電粒子（電子、陽子、重イオンなど）を高エネルギーまで加速するために用いられる。サイクロトロンの欠点であった相対論的効果を克服し、より高いエネルギーの粒子を加速できる点が特徴である。
原理
シンクロトロンの動作原理は、荷電粒子が磁場中を運動する際に生じるローレンツ力を利用する。荷電粒子は、磁場によって円運動を行い、その軌道半径は粒子の運動量に比例する。シンクロトロンでは、磁場強度と高周波電場の周波数を、粒子のエネルギー上昇に合わせて同期的に変化させることで、粒子を一定の軌道半径に保ちながら加速する。この同期的な制御が、シンクロトロンの名前の由来となっている。
構成要素
シンクロトロンは、主に以下の構成要素からなる。
- 磁石: 荷電粒子を円運動させるための磁場を生成する。
- 高周波空洞: 荷電粒子にエネルギーを与えるための高周波電場を生成する。
- 真空管: 荷電粒子が衝突することなく円運動を行うための真空空間を提供する。
- 制御システム: 磁場強度と高周波電場の周波数を同期的に制御する。
用途
シンクロトロンは、以下の分野で広く利用されている。