TRIUMF

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1. 개요

TRIUMF는 1968년 브리티시컬럼비아 대학교, 사이먼 프레이저 대학교, 빅토리아 대학교가 설립한 캐나다의 국립 입자 및 핵물리학 연구소이다. 520 MeV 사이클로트론을 중심으로 핵물리, 입자물리, 분자 및 재료 과학, 핵의학 분야의 연구를 수행하며, ISAC 및 ARIEL 시설을 통해 희귀 동위원소 빔을 활용한 연구도 진행한다. 국제 협력을 통해 CERN의 ATLAS 실험, KEK의 T2K 실험, SNOLAB의 중성미자 연구 등에 참여하고 있으며, 21개 대학 컨소시엄의 합작 투자를 통해 운영된다.

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TRIUMF
개요
TRIUMF
목적	연구 및 개발
위치	밴쿠버, 브리티시컬럼비아주
직원 수	약 500명
웹사이트	TRIUMF 공식 웹사이트
비고	12개의 캐나다 대학교 컨소시엄
역사
설립	1968년
입자 가속기 정보
가속기 이름	TRIUMF 주 사이클로트론
TRIUMF 주 사이클로트론 제어실
종류	사이클로트론
빔	양성자
타겟	고정 타겟
에너지	520 MeV
전류	400 μA
위치	밴쿠버, 브리티시컬럼비아주
기관	12개의 캐나다 대학교 컨소시엄
연도	1974년–현재

2. 역사

'''1965년''' – BC 핵물리학자들이 중간자 시설에 합의하다.

'''1968년''' – 사이먼 프레이저 대학교, 브리티시컬럼비아 대학교, 빅토리아 대학교에 의해 TRIUMF가 설립되었으며^[8], 존 워렌(John Warren)이 TRIUMF의 초대 소장이 되었다. TRIUMF라는 이름은 원래 '''TRI University Meson Facility'''의 약자였지만, 현재는 캐나다 전역의 19개 정회원 및 준회원 대학 컨소시엄으로서의 현재 상태를 더 이상 반영하지 않는다.^[8]

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'''1969년''' – TRIUMF 개소식 개최

'''1970년''' – 기공식

'''1971년''' – 사이클로트론 조립 시작, 레지날드 리차드슨(Reginald Richardson)이 TRIUMF 소장이 되다.

'''1974년''' – 사이클로트론이 첫 번째 빔을 생성하다.

'''1975년''' – 양성자 과학 프로그램 시작, 최초의 편광된 양성자 빔, TRIUMF에서 첫 번째 μSR 실험

'''1976년''' – 피에르 트뤼도의 공식 헌정, 에리히 포그트(Erich Vogt) 박사가 캐나다 훈장 수훈, 잭 샘플(Jack Sample)이 TRIUMF 소장이 되다. 피에르 트뤼도는 "나는 사이클로트론이 뭔지는 잘 모르지만, 캐나다가 그것을 가지고 있어서 매우 기쁩니다."라고 말했다.^[9]

'''1977년''' – 중간 해상도 분광기 MRS 가동, TRIUMF 빔을 사용한 첫 번째 박사 학위 취득

'''1978년''' – 중성자 활성화 분석 시작, AECL/Nordion의 의료용 동위원소 생산 계약, 캐나다 배포를 위해 Beamline 4A에서 요오드-123의 첫 번째 생산

'''1979년''' – 첫 번째 새로운 파이온/뮤온 빔라인 M13, 파이온 암 치료 프로그램 시작

'''1980년''' – PET 카메라 건설 시작 (캐나다 두 번째), 희귀 붕괴 연구를 위해 TPC 구축 (실험에 처음 사용됨)

'''1981년''' – KAON 공장 연구 시작, 에리히 포그트(Erich Vogt)가 TRIUMF 소장이 되다.

'''1982년''' – UBC 병원에 동위원소 파이프라인 설치, n-p 및 p-p 프로그램 완료, AECL Commercial Products에서 TRIUMF에서 첫 번째 동위원소 출하

'''1983년''' – 여왕의 PET 헌정, 현장에서 최초의 상업용 사이클로트론, 첫 번째 온라인 동위원소 분리 (ISOL) 연구

'''1985년''' – 최초의 맞춤형 표면 뮤온 채널, NSERC에서 독일 DESY 연구소의 HERA 빔라인에 자금 지원

'''1986년''' – 캐나다를 대신하여 HERA에 50 MeV 빔라인 기여

'''1987년''' – 야마사키(Yamasaki)가 임페리얼 메달(μSR 언급) 수상, TISOL 시설이 첫 번째 방사성 빔을 생성, 매니토바 대학교와 몬트리올 대학교가 준회원 자격 취득, TRIUMF가 캐나다 국립 중간자 시설이 되다.

'''1988년''' – EBCO에서 첫 번째 30 MeV 의료용 사이클로트론 제작, KAON 공장 프로젝트 정의 연구에 자금 지원, 토론토 대학교가 준회원 자격 취득

'''1989년''' – NRC에서 TRIUMF 위임에 기술 이전을 추가, 레지나 대학교가 준회원 자격 취득

'''1990년''' – TR-30 설치, ISACI(동위원소 가속기) 설계 시작

'''1991년''' – 버키볼이 μSR로 연구, 두 번째 팔 분광기 SASP 완성

'''1992년''' – 롭 키플(Rob Kiefl)이 MuSR 연구로 헤르츠버그 메달 수상, TISOL 레드 자이언트 ¹²C(α,γ)

'''1993년''' – TRIUMF에서 원자 포획 시작, TR-13 의료용 사이클로트론 설치

'''1994년''' – 앨런 애스버리(Alan Astbury)가 TRIUMF 소장이 되다, CERN에서 ATLAS 및 LHC 참여 시작

'''1995년''' – 안구 흑색종 치료 시작, TRINAT가 처음으로 원자를 포획, HERA에 HERMES 검출기 부품 공급, 양성자를 이용한 상업적 방사선 효과 시험 시작

'''1996년''' – BaBar 중앙 와이어 챔버 건설 승인

'''1997년''' – ISAC-I 토목 공사 시작, TWIST 승인, SNO 참여 시작, DRAGON 실험 제안

'''1998년''' – ISAC-I에서 첫 번째 빔 발사, 칼턴 대학교와 퀸스 대학교가 준회원 자격 취득, BaBar 중앙 와이어 챔버 인도, NSERC에서 DRAGON에 자금 지원

'''1999년''' – 세계 최고 양성자 빔 전류 ISOL (온라인 동위원소) 시설, ISAC에서 37-K의 수명 측정, TRIUMF가 캐나다 국립 입자 및 핵물리학 연구소가 되다.

'''2000년''' – 칼턴 대학교가 정회원 자격 취득, 맥마스터 대학교가 준회원 자격 취득, ISAC-II 승인, ISAC-I이 첫 번째 안정적인 빔 가속, 새로운 PET에 대한 CSI 수상, 8π 분광기가 TRIUMF로 이동

'''2001년''' – ISAC가 처음으로 희귀 동위원소 가속, 첫 번째 ISAC-I PRL, TUDA 및 DRAGON 시운전

'''2002년''' – 초기 TIGRESS 자금 지원, TITAN 개발 시작

'''2003년''' – 궬프 대학교가 준회원 자격 취득, ISAC-II 건물 개관, 스위스 제네바에 LHC 자석 인도, ATLAS Tier-1 첫 번째 CPU 수신

'''2004년''' – 토론토 대학교가 정회원 자격 취득, 세인트 메리 대학교가 준회원 자격 취득, 뮤오늄 연구 선구자로서 돈 플레밍(Don Fleming)에게 시보그 상 수여, ¹¹Li의 전하 반경 측정, J-PARC와의 T2K 협력 시작, TRIUMF와 Nordion 간의 협력을 위한 시너지 상

'''2005년''' – 안구 흑색종 환자 100명 치료, TUDA ²¹Na(ρ,ρ')²¹Na 결과 발표, 장-미셸 푸티수(Jean-Michel Poutissou)가 레지옹 도뇌르 훈장(프랑스) 수상, TWIST 실험에서 첫 번째 뮤온 붕괴 결과

'''2006년''' – DRAGON ²⁶Al(ρ,γ)²⁷Si 결과 발표

'''2007년''' – 몬트리올 대학교가 정회원 자격 취득, TRIUMF와 D-PACE 간의 협력을 위한 시너지 상, 나이젤 로커(Nigel Lockyer)가 TRIUMF 소장이 되다, MAYA를 이용한 첫 번째 ISAC-II 실험 ¹¹Li(ρ,t)⁹Li 측정, ¹¹Li의 질량 측정(페닝 트랩에서 측정된 가장 짧은 수명과 가장 가벼운 이온)

'''2008년''' – TUDA ¹⁸F(ρ,α)¹⁵O 측정, TRIUMF가 CECR와 함께 AAPS (Advanced Applied Physics Solutions)를 설립, 인도 콜카타의 VECC 연구소와의 연구 개발 파트너십 시작, ⁶He의 질량 측정(지금까지 측정된 가장 가벼운)

'''2009년''' – TIGRESS 완전 가동, 새로운 Nordion/TRIUMF 방사선 화학 R&D 이니티브, TWIST가 뮤온 붕괴에 대한 최종 결과 획득, M9 빔 라인 업그레이드 완료

'''2010년''' – ARIEL (Advanced Rare IsotopE Laboratory) 프로젝트 시작, ISAC에서 첫 번째 악티늄 표적

'''2011년''' – TRIUMF가 동위원소 생산 세계 기록을 세우다^[10]

'''2015년''' – TRIUMF가 주도하는 다학제 컨소시엄이 사이클로트론을 사용하여 중요한 의료용 동위원소 테크네튬-99m의 안전하고 신뢰할 수 있는 생산에 대한 솔루션을 실현한 뛰어난 협력에 대해 NSERC Brockhouse 캐나다 과학 및 공학 간 학제 간 연구상을 수상했습니다.^[11] 이 컨소시엄에는 TRIUMF, BC 암 에이전시, Centre for Probe Development and Commercialization (CPDC), Lawson Health Research Institute, 및 브리티시 컬럼비아 대학교의 물리학, 화학, 핵 의학 전문가가 포함됩니다.^[12]

'''2018년''' – TRIUMF가 처음 자금 지원을 받은 이후 50년의 운영 역사를 기념하며 반세기를 축하합니다.

'''2020년''' – TRIUMF가 법인으로 전환됩니다. TRIUMF Inc.는 비영리 등록 자선 단체입니다.

리켄 SRC(초전도 링 사이클로트론)이 건설되기 전까지, TRIUMF는 무게와 빔 또는 자기장 반경 면에서 세계 최대의 사이클로트론이었다. 리켄 SRC는 현재 TRIUMF 사이클로트론보다 더 무겁지만, TRIUMF는 가장 큰 빔 반경과 가장 큰 진공 탱크를 가지고 있다. 리켄의 자기장은 3.5m에서 5.5m 반경을 커버하며 최대 빔 반경은 약 5m인 반면, TRIUMF의 자기장은 0에서 약 813cm 반경까지이며 최대 빔 반경은 787cm이며, 이는 EM 스트리핑을 줄이기 위해 더 낮은 자기장을 필요로 하기 때문이다.

2. 1. 설립 및 초기 (1968-1976)

1968년 사이먼 프레이저 대학교, 브리티시컬럼비아 대학교, 빅토리아 대학교가 공동으로 TRIUMF를 설립했다. TRIUMF라는 명칭은 '''TRI University Meson Facility'''의 약자이다. 1969년 TRIUMF의 개소식이 개최되었고, 1970년에 기공식이 열렸다. 1974년에는 사이클로트론이 첫 번째 빔을 생성하면서 본격적인 연구가 시작되었다. 1976년에는 피에르 엘리엇 트뤼도(Pierre Elliot Trudeau)가 공식적으로 헌정식을 가졌다.

2. 2. 사이클로트론 가동 및 연구 확장 (1976-1994)

1976년, 피에르 엘리엇 트뤼도 총리가 참석한 가운데 520 MeV 사이클로트론이 공식적으로 가동되었다. 이를 기점으로 TRIUMF는 핵물리학, 입자물리학뿐만 아니라 분자 및 재료 과학, 핵의학 분야로 연구를 확장했다.

1978년에는 AECL/Nordion과의 협력을 통해 의료용 동위원소 생산 계약을 체결하고, 캐나다 배포를 위해 Beamline 4A에서 요오드-123의 첫 번째 생산을 시작했다. 1985년에는 독일 DESY 연구소의 HERA 빔라인에 대한 자금 지원을 시작하며 국제 협력의 발판을 마련했다. 1986년에는 캐나다를 대신하여 HERA에 50 MeV 빔라인을 기여했다.

2. 3. 국립 연구소 지정 및 국제 협력 강화 (1994-2007)

1994년, TRIUMF는 캐나다 국립 중간자 시설(National Meson Facility)로 공식 지정되었다. 앨런 애스버리(Alan Astbury)가 TRIUMF 소장이 되었으며, CERN의 ATLAS 및 LHC 실험 참여가 시작되었다.

1995년에는 안구 흑색종 치료가 시작되었고, 양성자를 이용한 상업적 방사선 효과 시험이 시작되었다. 1998년에는 희귀 동위원소 가속기(ISAC-I)에서 첫 번째 빔이 발사되었고, 1999년에는 세계 최고 양성자 빔 전류 ISOL (온라인 동위원소) 시설이 가동되어 37-K의 수명 측정이 이루어졌다.

2000년대에 들어서 TRIUMF는 국제 협력을 더욱 강화하였다. 2001년 ISAC에서 처음으로 희귀 동위원소를 가속하였고, 2003년에는 스위스 제네바에 LHC 자석을 인도하고 ATLAS Tier-1 첫 번째 CPU를 수신하였다. 2004년에는 일본의 J-PARC와 T2K 협력을 시작하였다.

2007년, 몬트리올 대학교가 정회원이 되었고, 나이젤 로커(Nigel Lockyer)가 TRIUMF 소장이 되었다. MAYA를 이용한 첫 번째 ISAC-II 실험으로 ¹¹Li(ρ,t)⁹Li 측정이 이루어졌다.

2. 4. ISAC-II 및 ARIEL 시설 확장 (2007-현재)

TRIUMF는 2000년대 초 ISAC-II 시설 확장을 통해 초전도 가속기 기술을 개발하고, 희귀 동위원소 빔을 이용한 연구를 확대했다. 2003년 ISAC-II 건물이 개관되었고, 2007년에는 MAYA를 이용한 첫 ISAC-II 실험으로 ¹¹Li(ρ,t)⁹Li 반응이 측정되었다.

2010년에는 차세대 희귀 동위원소 빔 시설인 ARIEL (Advanced Rare IsotopE Laboratory) 프로젝트가 시작되었다. 이와 함께, TRIUMF는 2011년에 동위원소 생산 세계 기록을 세우는 등^[10] 동위원소 생산 및 활용 분야에서도 괄목할 만한 성과를 거두었다. 2015년에는 사이클로트론을 이용한 의료용 동위원소 테크네튬-99m 생산 기술 개발에 대한 공로로 NSERC Brockhouse 상을 수상하기도 했다.^[11]

TRIUMF는 중성미자 연구, 암흑 물질 탐색 등 첨단 연구를 지속하고 있으며, 국제 협력도 활발히 추진하고 있다. 특히, 한국과의 중이온 가속기 분야 협력이 강화되고 있다.

3. 주요 연구 시설

TRIUMF의 핵심은 520 MeV 사이클로트론으로, 주요 양성자 빔을 생성한다. TRIUMF 프로그램의 상당 부분은 이 빔에 의존하며, 여기에는 ISAC, μSR 및 β-NMR의 분자 및 재료 과학 센터 프로그램, 양성자 치료 시설이 포함된다. 주 사이클로트론의 작동을 통해 TRIUMF는 BWXT Medical을 위한 3개의 의료용 사이클로트론과 의료 동위원소를 생산하는 데 사용되는 TR-13 의료용 사이클로트론을 운영하고, 사이클로트론 및 기타 가속기 기술 판매를 위한 상업적 기회를 활용하도록 회사를 지원하는 전문 지식을 습득했다.

ISAC 및 ARIEL (건설 중) 시설은 중이온 빔을 생성하고 사용하여 연구를 위한 단명 동위원소를 생산한다. 주 가속기에서 나오는 양성자 빔은 빔라인 BL2A를 통해 ISAC에서, 빔라인 BL4N (건설 중)을 통해 두 개의 ARIEL 표적 스테이션 중 하나에서 드라이버 빔으로 사용되어 이국적인 동위원소 빔을 생성하며, 이 빔은 선형 가속기를 사용하여 추가로 가속된다. ARIEL의 두 번째 표적 스테이션은 TRIUMF e-linac에서 나온 전자 빔을 드라이버 빔으로 사용한다. 여러 실험에서 이러한 이국적인 동위원소의 특성과 구조를 연구하며 핵합성을 연구한다. ISAC-I과 ISAC-II 사이에서 많은 실험이 완료될 수 있다.

3. 1. 520 MeV 사이클로트론

TRIUMF의 핵심은 520 MeV 사이클로트론으로, 주요 양성자 빔을 생성한다. 이 사이클로트론은 음전하를 띤 수소 이온(H⁻)을 가속하여 양성자 빔을 만든다. H⁻ 이온은 진공 상태의 정전 빔 라인을 통해 사이클로트론으로 이동하며, 고주파 교류 전기장과 6개 섹터 자석을 이용하여 빛의 속도의 4분의 3까지 가속된다. 가속 과정은 약 0.3ms가 소요된다. 얇은 흑연 추출 호일을 사용하여 H⁻ 이온에서 전자를 제거하면, 양전하를 띤 양성자가 자기장에 의해 바깥쪽으로 편향되어 빔 라인으로 향하게 된다.

TRIUMF는 4개의 독립적인 추출 프로브를 통해 최대 4개의 빔라인에 동시에 양성자를 공급할 수 있다. 빔라인들은 정전기적 요소 대신 자기적 요소를 사용하여 양성자 빔을 제어한다.

빔라인 1A (BL1A): 180~500 MeV 양성자를 두 개의 표적 시스템에 전달하며, 50~75kW의 빔 출력을 가진다. 첫 번째 표적 T1은 세 개의 실험 채널, 두 번째 표적 T2는 두 개의 μSR 실험 채널을 지원한다. T2 하류에는 의료 영상 생성기용 스트론튬 동위원소 생산 시설과 열 중성자 시설(TNF)이 있다.
빔라인 1B (BL1B): 사이클로트론 금고 가장자리에서 BL1A로부터 분리되어, 컴퓨터 칩 테스트 등 전자 회로의 방사선 테스트에 사용되는 양성자 조사 시설(PIF)을 제공한다.
빔라인 2A (BL2A): ISAC 표적 시설에 최대 50kW의 475~500 MeV 양성자 빔을 제공하여 희귀 동위원소 이온 빔을 생성한다.
빔라인 2C (BL2C): 맥락막 흑색종 치료를 위한 양성자 치료 프로그램과 의료 영상 생성기용 스트론튬 동위원소 생산에 사용된다. 70~120 MeV 에너지 범위의 양성자를 제공하며, PIF 사용자에게도 낮은 에너지의 양성자를 제공한다.

35년 이상 된 사이클로트론은 일반적으로 90% 이상의 가동률을 보이며, 연간 약 5,000시간 동안 빔을 공급한다.

3. 2. ISAC (Isotope Separator and Accelerator)

ISAC (Isotope Separator and Accelerator) 및 ARIEL 시설은 중이온 빔을 생성하고 사용하여 연구를 위한 단명 동위원소를 생산한다. 주 가속기에서 나오는 양성자 빔은 빔라인 BL2A를 통해 ISAC에서, 빔라인 BL4N (건설 중)을 통해 두 개의 ARIEL 표적 스테이션 중 하나에서 드라이버 빔으로 사용되어 이국적인 동위원소 빔을 생성하며, 이 빔은 선형 가속기를 사용하여 추가로 가속된다. ARIEL의 두 번째 표적 스테이션은 TRIUMF e-linac에서 나온 전자 빔을 드라이버 빔으로 사용한다. 여러 실험에서 이러한 이국적인 동위원소의 특성과 구조를 연구하며 핵합성을 연구한다.

ISAC-I 시설에서는 최대 100 μA의 500 MeV 양성자를 두 개의 생산 표적 중 하나로 향하게 하여 방사성 동위원소를 생성할 수 있다. 동위원소는 가열된 튜브를 통과하여 소스로 이동하며, 여기서 이온화되어 최대 60 kV의 소스 고전압 플랫폼에서 가속된 후 질량 분리기를 통과하여 원하는 이온 빔을 선택한다. 빔은 저에너지 빔 수송(LEBT) 정전 빔 라인으로 수송되어 스위치 야드를 통해 저에너지 실험 구역 또는 일련의 상온 가속 구조로 보내져 ISAC-I 중간 에너지 실험 구역으로 향한다.

ISAC-II 시설에서 생성된 희귀 동위원소 빔은 저에너지 빔 수송(LEBT) 정전 빔 라인에서 수송되며, 스위치 야드를 통해 저에너지 실험 구역 또는 ISAC-I 중간 에너지 실험 구역에 있는 일련의 상온 가속 구조로 전송된다. 고에너지 공급을 위해 드리프트 튜브 선형 가속기(DTL) 빔은 S-벤드 전송 라인을 따라 북쪽으로 쿨롱 장벽 이상(5–11 MeV/u)으로 가속하기 위해 ISAC-II 초전도 선형 가속기(SC-linac)로 편향된다. TRIUMF는 2001년에 초전도 가속기 기술 개발을 시작했으며, 현재 운영 시설보다 훨씬 높은 가속 기울기(저베타에서)를 입증하며 이 분야의 선두 주자이다.

3. 3. ARIEL (Advanced Rare IsotopE Laboratory)

ARIEL (Advanced Rare IsotopE Laboratory)은 차세대 희귀 동위원소 빔 시설로, ISAC 시설을 확장하고 성능을 향상시켜 핵물리학, 핵의학, 재료 과학 분야의 새로운 연구 기회를 제공하는 것을 목표로 한다.

ISAC 및 ARIEL (건설 중) 시설은 중이온 빔을 생성하고 사용하여 연구용 단명 동위원소를 생산한다. 주 가속기에서 나오는 양성자 빔은 빔라인 BL2A를 통해 ISAC에서, 빔라인 BL4N (건설 중)을 통해 두 개의 ARIEL 표적 스테이션 중 하나에서 드라이버 빔으로 사용되어 이국적인 동위원소 빔을 생성하며, 이 빔은 선형 가속기를 사용하여 추가로 가속된다. ARIEL의 두 번째 표적 스테이션은 TRIUMF e-linac에서 나온 전자 빔을 드라이버 빔으로 사용한다. 여러 실험에서 이러한 이국적인 동위원소의 특성과 구조를 연구하며 핵합성을 연구한다. ISAC-I과 ISAC-II 사이에서 많은 실험이 완료될 수 있다.

3. 4. 기타 연구 시설

CERN의 대형 강입자 충돌기 (LHC)에 있는 ATLAS 실험을 지원하기 위해, TRIUMF는 캐나다 Tier-1 데이터 센터를 운영한다. 이 센터는 전 세계 9개의 ATLAS Tier-1 센터와 협력하여 실험에서 생성된 방대한 양의 원시 데이터를 처리한다. 또한, 캐나다와 해외 대학의 Tier-2 센터는 Tier-1 분석 결과를 추가 처리하고, ATLAS의 컴퓨터 시뮬레이션을 위한 주요 사이트로 활용된다.

TRIUMF는 분자 및 재료 과학 센터(CMMS)에서 μSR 및 β-NMR 기술을 사용하여 재료 구조를 탐지한다.

핵의학 연구 시설에서는 양전자 방출 단층 촬영술(PET) 영상 기술을 활용한 연구가 진행된다. TRIUMF는 방사성 동위원소 생산을 위한 사이클로트론 시스템, 방사성의약품 합성을 위한 화학 실험실 및 품질 관리 실험실을 갖추고 있다. 특히, ¹⁸F, ¹¹C 및 ¹³N 생산을 위해 TR-13 의료용 사이클로트론과 표적 시스템을 사용한다. ¹⁸F-플루오로데옥시글루코스(FDG) 합성을 위한 시설과 뇌 연구 및 기타 프로그램에 사용되는 방사성의약품 생산 및 개발을 위한 실험실도 운영 중이다. 태평양 파킨슨병 연구 센터(PPRC)는 파킨슨병, 기분 장애, 알츠하이머병 등 중추 신경계 질환을 연구하는 TRIUMF/UBC 공동 프로그램이다.

양성자 및 중성자 조사 시설(PIF & NIF)은 우주 또는 지상 환경에서의 방사선 노출을 시뮬레이션하여 전자기기의 가속 시험을 수행한다. 이 시설은 우주 방사선 효과를 테스트하는 최고의 시험 사이트로 인정받고 있으며, MDA Corporation과 같은 캐나다 우주 관련 회사와 보잉사, 시스코 시스템즈 등 국제 회사들이 주로 이용한다. 과거에는 안구 흑색종 치료를 위한 양성자 치료 센터도 운영되었으나, 2019년에 프로그램이 중단되었다.

4. 연구 분야

TRIUMF는 핵물리, 입자 물리, 가속기 물리학의 핵심 프로그램을 생명, 분자, 재료 과학 분야까지 확장해왔다.

4. 1. 핵물리학

4. 2. 입자물리학

CERN에서 진행되는 국제 ALPHA Collaboration 실험에 TRIUMF 연구원들이 참여하여 반수소를 가두는 연구를 수행하고 있다.^[16] ALPHA-Canada 팀은 반물질 연구를 위해 CERN의 ALPHA 팀과 협력하였으며, 이 공로로 2013년 NSERC 존 C. 폴라니 상을 수상했다.^[17] 이 팀에는 브리티시컬럼비아 대학교(UBC), 사이먼 프레이저 대학교(SFU), 캘거리 대학교, 요크 대학교, TRIUMF 소속의 플라즈마 물리학, 원자 물리학, 응집 물질 물리학, 입자 물리학, 입자 검출기, 가속기 물리학 분야의 과학자와 학생들이 참여했다.^[18]

4. 3. 분자 및 재료 과학

TRIUMF는 분자 및 재료 과학 센터(CMMS)에서 아원자 입자를 사용하여 재료 구조를 탐지한다. 주요 기술은 μSR (Muon Spin Rotation/Resonance/Relaxation)과 β-NMR (Beta-detected Nuclear Magnetic Resonance)이다.

μSR은 반도체, 자석, 초전도체와 같은 물질을 탐구하는 강력한 도구이다. 양의 뮤온 빔이 생성되며, 뮤온의 스핀은 동일한 방향으로 정렬된다. 이 빔이 물질에 주입되면, 뮤온의 스핀은 물질 내 국소 자기장 주위에서 세차 운동(팽이처럼 흔들림)을 한다. 불안정한 뮤온은 곧 양전자로 붕괴된다. 이 반전자는 뮤온의 스핀 방향으로 방출되는 경향이 있으므로, μSR 과학자들은 양전자가 방출되는 방향을 관찰하여 다양한 물질의 내부 자기장이 뮤온의 스핀에 어떻게 영향을 미쳤는지 조사할 수 있다.

β-검출 핵자기 공명은 방사성 핵의 베타 붕괴를 통해 핵 스핀 세차 운동 신호를 감지하는 핵자기 공명 (NMR)의 특수한 형태이다. 연구의 핵심 질문은 새로운 물질(예: 고온 초전도체)의 계면 또는 표면 근처의 국소적인 전자 및 자기적 특성이 벌크와 어떻게 다른가 하는 것이다.

4. 4. 핵의학

양전자 방출 단층 촬영술(PET) 영상 기술은 소량의 방사성 핵종을 특정 생체 분자와 결합하여 신체에 주입하는 기술이다. 생체 분자는 신체 외부에서 붕괴 생성물(양전자의 방출을 통해 방사성 핵종의 붕괴로 생성된 두 개의 광자)을 영상화하여 "추적"할 수 있으며, 살아있는 신체 내에서 양전자 표지 화합물의 농도를 공간 및 시간적으로 정량적으로 결정할 수 있게 해준다. PET는 특히 암을 감지하는 데 있어 자기 공명 영상(MRI) 또는 X선 전산화 단층 촬영(CT)와 같은 다른 모든 인체 영상 방법보다 더 민감하다.

TRIUMF의 PET 프로그램 시설에는 방사성 동위원소 생산을 위한 사이클로트론 시스템, 방사성의약품 합성을 위한 화학 실험실 및 품질 관리 실험실이 포함된다. TRIUMF는 현재 ¹⁸F, ¹¹C 및 ¹³N 생산을 위해 TR-13 의료용 사이클로트론과 표적 시스템을 사용한다. 방사성의약품 생산 시설에는 BCCA를 위한 ¹⁸F-플루오로데옥시글루코스(FDG) 합성을 위한 사이클로트론의 소형 모듈식 클린룸과 UBC의 뇌 연구 및 기타 프로그램에 사용되는 방사성의약품 생산 및 개발을 위한 세 개의 화학 부속 실험실이 있다.

태평양 파킨슨병 연구 센터(PPRC)는 중추 신경계 질환을 연구하는 TRIUMF/UBC의 공동 프로그램이다. 연구의 약 80%는 파킨슨병과 관련이 있으며 나머지는 기분 장애 및 알츠하이머병과 관련이 있다. 이 프로그램은 분자 영상을 주요 도구로 사용하여 질병의 기원, 진행 및 치료법, 그리고 치료법으로 인해 발생하는 합병증을 탐구했다.

BCCA의 기능 영상 프로그램은 BCCA, TRIUMF, UBC 및 BC 어린이 병원 간의 협력 관계이다. BC 주 보건 서비스 당국의 신기술 기금을 통해 획득한 자본으로 2004년에 주의 첫 번째 하이브리드 PET/CT 스캐너를 구매할 수 있었다. BCCA 밴쿠버 센터에 위치한 임상 PET/CT 프로그램은 TRIUMF가 ¹⁸F-플루오로데옥시글루코스(FDG) 생산에 사용되는 양전자 방출 방사성 핵종인 ¹⁸F를 공급함으로써 가능해졌다. 포도당 대사의 지표인 FDG는 많은 암 유형의 관리에 표준이 된 진단 연구인 종양학적 PET 영상에 사용되는 추적자이다.

5. 국제 협력

TRIUMF는 전 세계 주요 입자 물리학 연구 기관들과 협력하여 다양한 연구 프로젝트를 수행하고 있다.

== CERN (유럽 입자 물리 연구소) ==

TRIUMF의 가속기 물리학자, 엔지니어 및 기술 인력은 ATLAS 검출기에 액체 아르곤 엔드 캡 열량계를 조립하는 등 가속기의 핵심 부품 설계 및 제작에 대한 독보적인 전문 지식을 보유하고 있다. 또한 TRIUMF는 LHC 자체를 위한 여러 자석 및 전원 공급 장치의 제작 및 조달에도 참여했다. 그 결과 가속기 기여는 이 프로젝트에 대한 캐나다 투자의 필수적인 부분이었다. TRIUMF는 캐나다 혁신 재단의 자금 지원을 받는 ATLAS-Canada Tier-1 데이터 센터의 본거지이기도 하다. 이 센터는 캐나다 및 해외 연구원들이 분석하기 전에 실험에서 얻은 원시 데이터를 사전 처리한다. 또한 국내 검출기 전문가에게 자세한 보정 및 모니터링을 위한 원시 데이터에 대한 접근 권한을 제공할 것이다.

CERN에 기반을 둔 실험을 통해 반수소를 가두는 데 집중하는 국제 ALPHA Collaboration에는 TRIUMF의 연구원들이 참여하고 있다.^[16] TRIUMF 연구 과학자 마코토 C. 후지와라 박사가 이끄는 ALPHA-Canada 팀은 반물질에 대한 이해를 돕기 위해 CERN의 ALPHA 팀과 협력한 공로를 인정받아 2013년 NSERC 존 C. 폴라니 상을 수상했다.^[17] 캐나다 팀에는 브리티시컬럼비아 대학교(UBC), 사이먼 프레이저 대학교(SFU), 캘거리 대학교, 요크 대학교, TRIUMF 소속의 플라즈마 물리학, 원자 물리학, 응집 물질 물리학, 입자 물리학, 입자 검출기, 가속기 물리학 분야에서 활동하는 10명 이상의 과학자와 학생들이 포함되어 있었다.^[18]

== KEK (일본 고에너지 가속기 연구 기구) ==

TRIUMF는 일본의 KEK와 오랫동안 협력 관계를 맺어 왔으며, 2015년 12월 양 기관이 서로의 연구 기관에 분사무소를 설치하여 물리학 연구 활동의 발전을 촉진하기로 발표하면서 관계가 더욱 강화되었다.^[19]

TRIUMF는 일본의 T2K (도카이-to-가미오카) 중성미자 진동 실험에 참여하고 있다. TRIUMF는 T2K ''근접 검출기''를 위해 시간 투영 체임버와 플라스틱 신틸레이터로 구성된 미세 입자 검출기를 건설하는 데 참여하고 있으며, 이는 중성미자 빔이 295km 떨어진 가미오카까지 이동하기 전에 도카이에서 생성될 때 중성미자 빔의 특성을 측정하기 위한 것이다. 이 거리를 이동하는 동안 중성미자 진동이 일어날 것으로 예상된다.

== SNOLAB (서드베리 중성미자 관측소) ==

TRIUMF는 서드베리 중성미자 관측소(SNO) 프로젝트에 엔지니어링 지원을 제공하며 처음으로 적극 참여했다. TRIUMF의 설계 사무소와 기계 공장은 검출기의 핵심 부품을 제작했다.^[21] 또한, TRIUMF 과학자들은 중성미자 진동 발견에 기여하여 2015년 노벨 물리학상과 2016년 기초 물리학상을 수상한 이 프로젝트에 참여했다.^[22]^[23]

TRIUMF는 SNOLAB에서 헬륨-납 관측소(HALO) 초신성 중성미자 검출기 (초신성 조기 경보 시스템(SNEWS)의 일부)와 아르곤 펄스 형상 분리를 이용한 암흑 물질 실험(DEAP) (현재까지 가장 민감한 약하게 상호작용하는 질량 입자(WIMP) 검출기) 등 여러 프로젝트에 참여하고 있다.^[24]^[25]

5. 1. CERN (유럽 입자 물리 연구소)

TRIUMF의 가속기 물리학자, 엔지니어 및 기술 인력은 ATLAS 검출기에 액체 아르곤 엔드 캡 열량계를 조립하는 등 가속기의 핵심 부품 설계 및 제작에 대한 독보적인 전문 지식을 보유하고 있다. 또한 TRIUMF는 LHC 자체를 위한 여러 자석 및 전원 공급 장치의 제작 및 조달에도 참여했다. 그 결과 가속기 기여는 이 프로젝트에 대한 캐나다 투자의 필수적인 부분이었다. TRIUMF는 캐나다 혁신 재단의 자금 지원을 받는 ATLAS-Canada Tier-1 데이터 센터의 본거지이기도 하다. 이 센터는 캐나다 및 해외 연구원들이 분석하기 전에 실험에서 얻은 원시 데이터를 사전 처리한다. 또한 국내 검출기 전문가에게 자세한 보정 및 모니터링을 위한 원시 데이터에 대한 접근 권한을 제공할 것이다.

5. 2. KEK (일본 고에너지 가속기 연구 기구)

TRIUMF는 일본의 KEK와 오랫동안 협력 관계를 맺어 왔으며, 2015년 12월 양 기관이 서로의 연구 기관에 분사무소를 설치하여 물리학 연구 활동의 발전을 촉진하기로 발표하면서 관계가 더욱 강화되었다.^[19] TRIUMF는 일본의 T2K (도카이-to-가미오카) 중성미자 진동 실험에 참여하고 있다. T2K ''근접 검출기''를 위해 시간 투영 체임버와 플라스틱 신틸레이터로 구성된 미세 입자 검출기를 건설하는 데 참여하고 있으며, 이는 중성미자 빔이 295km 떨어진 가미오카까지 이동하기 전에 도카이에서 생성될 때 중성미자 빔의 특성을 측정하기 위한 것이다. 이 거리를 이동하는 동안 중성미자 진동이 일어날 것으로 예상된다.

5. 3. SNOLAB (서드베리 중성미자 관측소)

TRIUMF는 서드베리 중성미자 관측소(SNO) 프로젝트에 엔지니어링 지원을 제공하며 처음으로 적극 참여했다. TRIUMF의 설계 사무소와 기계 공장은 검출기의 핵심 부품을 제작했다.^[21] 또한, TRIUMF 과학자들은 중성미자 진동 발견에 기여하여 2015년 노벨 물리학상과 2016년 기초 물리학상을 수상한 이 프로젝트에 참여했다.^[22]^[23]

TRIUMF는 SNOLAB에서 헬륨-납 관측소(HALO) 초신성 중성미자 검출기 (초신성 조기 경보 시스템(SNEWS)의 일부)와 아르곤 펄스 형상 분리를 이용한 암흑 물질 실험(DEAP) (현재까지 가장 민감한 약하게 상호작용하는 질량 입자(WIMP) 검출기) 등 여러 프로젝트에 참여하고 있다.^[24]^[25]

5. 4. 한국과의 협력

6. 조직 및 운영

TRIUMF는 연구 및 운영의 다양한 측면에 초점을 맞춘 4개의 부서로 구성되어 있다.^[14]

'''가속기 부'''는 520 MeV 사이클로트론, ISAC, TR-13 시설의 운영, 유지 보수 및 업그레이드를 담당한다. 또한 미래의 자체 가속기 설계, 건설 및 시운전을 담당하며, 외부 가속기 프로젝트에 대한 지원을 제공한다.
'''엔지니어링 부'''는 기계, 구조 및 전자 부품의 엔지니어링, 설계 및 제작, 전기 및 기계 서비스, 부지 유지 보수를 담당한다.
'''물리 과학 부'''는 실험 평가 위원회(EEC)의 승인을 받은 실험 일정을 관리하고, 부지 내 모든 실험 운영을 위한 부품, 시스템 및 하위 시스템의 설계, 설치, 운영 및 유지 보수를 담당한다. 또한 외부 프로그램에 대한 인프라 지원 조정도 담당한다.
'''생명 과학 부'''는 생명 과학 프로젝트 평가 위원회(LSPEC)의 승인을 받은 프로젝트를 지원하고, BC 암 연구소(BCC), BWXT 및 TRIUMF에서 방사성 추적자를 사용하여 연구를 수행하는 기타 대학 학부와의 협력을 지원한다. 또한 TRIUMF 및 기타 연구소의 연구 프로젝트에 사용될 추적자 생산 및 처리 시설에 대한 부품, 시스템 및 하위 시스템의 설계, 설치, 운영 및 유지 보수를 담당한다. TRIUMF의 핵 의학 부서는 이 부서에 속한다.

'''국장실'''은 연구 및 운영 부국장의 지원을 받아 다음과 같은 사항에 대한 일반적인 감독을 수행한다.

회계 및 재무, 환경 보건 및 안전, 일반 행정 및 보안, 인적 자원, 조달, 품질 보증, 전략 기획, 커뮤니케이션 및 홍보, 공급망 관리를 포함한 시설의 '''행정 부서'''.
'''응용 기술 그룹'''은 동위 원소 생산, 사이클로트론 운영 및 기술 지원을 포함한 여러 작업 팀으로 구성되어 있으며, 이는 BWX Technologies(구 Nordion)의 의료 동위 원소 부서에서 사용할 방사성 동위 원소 생산에 중점을 두고 있으며, 궁극적으로는 질병의 치료 및 진단 및 치료제 개발에 사용된다.

또한, '''TRIUMF 혁신''' [https://www.triumfinnovations.ca/ (웹사이트 링크)]은 TRIUMF의 상업화 부서로, 연구소 활동을 실질적인 비즈니스 및 상업화 기회와 연결한다. 2017년에 설립되었으며, TRIUMF의 이전 상업화 기관인 Advanced Applied Physics Solutions, Inc.(AAPS)를 대체했다.^[15]

6. 1. 조직 구조

TRIUMF는 연구 및 운영의 다양한 측면에 초점을 맞춘 4개의 부서로 구성되어 있다.^[14]

'''가속기 부'''는 520 MeV 사이클로트론, ISAC, TR-13 시설의 운영, 유지 보수 및 업그레이드를 담당한다. 또한 미래의 자체 가속기 설계, 건설 및 시운전을 담당하며, 외부 가속기 프로젝트에 대한 지원을 제공한다.
'''엔지니어링 부'''는 기계, 구조 및 전자 부품의 엔지니어링, 설계 및 제작, 전기 및 기계 서비스, 부지 유지 보수를 담당한다.
'''물리 과학 부'''는 실험 평가 위원회(EEC)의 승인을 받은 실험 일정을 관리하고, 부지 내 모든 실험 운영을 위한 부품, 시스템 및 하위 시스템의 설계, 설치, 운영 및 유지 보수를 담당한다. 또한 외부 프로그램에 대한 인프라 지원 조정도 담당한다.
'''생명 과학 부'''는 생명 과학 프로젝트 평가 위원회(LSPEC)의 승인을 받은 프로젝트를 지원하고, BC 암 연구소(BCC), BWXT 및 TRIUMF에서 방사성 추적자를 사용하여 연구를 수행하는 기타 대학 학부와의 협력을 지원한다. 또한 TRIUMF 및 기타 연구소의 연구 프로젝트에 사용될 추적자 생산 및 처리 시설에 대한 부품, 시스템 및 하위 시스템의 설계, 설치, 운영 및 유지 보수를 담당한다. TRIUMF의 핵 의학 부서는 이 부서에 속한다.

'''국장실'''은 연구 및 운영 부국장의 지원을 받아 다음과 같은 사항에 대한 일반적인 감독을 수행한다.

회계 및 재무, 환경 보건 및 안전, 일반 행정 및 보안, 인적 자원, 조달, 품질 보증, 전략 기획, 커뮤니케이션 및 홍보, 공급망 관리를 포함한 시설의 '''행정 부서'''.
'''응용 기술 그룹'''은 동위 원소 생산, 사이클로트론 운영 및 기술 지원을 포함한 여러 작업 팀으로 구성되어 있으며, 이는 BWX Technologies(구 Nordion)의 의료 동위 원소 부서에서 사용할 방사성 동위 원소 생산에 중점을 두고 있으며, 궁극적으로는 질병의 치료 및 진단 및 치료제 개발에 사용된다.

또한, '''TRIUMF 혁신''' [https://www.triumfinnovations.ca/ (웹사이트 링크)]은 TRIUMF의 상업화 부서로, 연구소 활동을 실질적인 비즈니스 및 상업화 기회와 연결한다. 2017년에 설립되었으며, TRIUMF의 이전 상업화 기관인 Advanced Applied Physics Solutions, Inc.(AAPS)를 대체했다.^[15]

6. 2. 운영 방식

TRIUMF는 21개 대학 컨소시엄의 합작 투자로 소유 및 운영된다.^[13] 정회원은 앨버타 대학교, 브리티시컬럼비아 대학교, 칼턴 대학교, 귁 대학교, 매니토바 대학교, 몬트리올 대학교, 사이먼 프레이저 대학교, 퀸즈 대학교, 토론토 대학교, 빅토리아 대학교, 워털루 대학교, 요크 대학교이다.^[13] 준회원 대학은 캘거리 대학교, 맥마스터 대학교, 노던브리티시컬럼비아 대학교, 레지나 대학교, 맥길 대학교, 세인트 메리 대학교, 셰르브루크 대학교, 위니펙 대학교, 웨스턴 대학교이다.^[13]

6. 3. TRIUMF 사용자 그룹 (TUG)

TRIUMF 사용자 그룹(TUG)은 TRIUMF 시설 사용에 특별한 관심을 가진 국제 과학자 및 엔지니어 커뮤니티이다. TUG는 다음을 목적으로 한다.

시설 개발 및 사용과 관련된 정보 교환을 위한 공식적인 수단을 제공한다.
TRIUMF 조직 전체의 구성원에게 이용 가능한 프로젝트 및 시설에 대해 조언한다.
운영 정책 및 시설에 대한 조언과 의견을 제공하기 위해 회원들의 의견에 응답하는 실체를 TRIUMF 경영진에 제공한다.

자격을 갖춘 모든 과학자는 사용자 그룹에 가입할 수 있다. 그룹의 관심사는 선출된 위원회(TRIUMF 사용자 집행 위원회 또는 TUEC)에서 관리한다. TUEC는 필요에 따라 회원들을 대신하여 회의를 조직하는 책임을 진다. 매년 12월 초에 최소한 한 번의 회의, 즉 연례 총회(AGM)가 열린다.

참조

_[1] 뉴스 2015 Budget, Chapter 3.1 – Supporting the Manufacturing Sector and Investing in Advanced Research https://web.archive.[...] Government of Canada 2016-02-14
_[2] 웹사이트 An inside look at TRIUMF, the world's biggest cyclotron http://www.macleans.[...] 2016-02-09
_[3] 웹사이트 Largest normal conducting cyclotron http://www.guinnessw[...]
_[4] 웹사이트 List of IEEE Milestones http://www.ieeeghn.o[...] IEEE 2011-08-04
_[5] 웹사이트 Perspectives on Subatomic Physics in Canada 2006–2016 http://www.nserc-crs[...] 2016-02-14
_[6] 웹사이트 International Partnerships http://www.triumf.ca[...] 2016-02-14
_[7] 웹사이트 Asteroid (14959) TRIUMF https://www.rasc.ca/[...] 2022-06-10
_[8] 웹사이트 History http://www.triumf.ca[...] TRIUMF 2015-07-15
_[9] 웹사이트 Particle physics lab TRIUMF invites artists to connect science to society http://www.cbc.ca/ne[...] CBC 2016-02-09
_[10] 뉴스 TRIUMF SETS A WORLD RECORD FOR ISOTOPE PRODUCTION http://www.exchangem[...] Morning Post 2011-12-21
_[11] 뉴스 2015 Budget, Chapter 3.1 – Supporting the Manufacturing Sector and Investing in Advanced Research https://web.archive.[...] Government of Canada 2016-02-14
_[12] 뉴스 Current Winners http://www.nserc-crs[...] NSERC 2016-02-14
_[13] 웹사이트 Canadian University Partners & Owners http://www.triumf.ca[...] 2016-02-09
_[14] 웹사이트 Organizational Structure http://www.triumf.ca[...] TRIUMF 2016-02-09
_[15] 웹사이트 About AAPS http://www.aapsinc.c[...] AAPS, Inc. 2016-02-09
_[16] 웹사이트 Collaboration https://web.archive.[...] CERN 2016-02-15
_[17] 웹사이트 Canadian Members Of ALPHA Win NSERC John C. Polanyi Award http://alpha.web.cer[...] CERN 2016-02-15
_[18] 웹사이트 2013 NSERC NSERC John C. Polanyi Award http://www.nserc-crs[...] 2016-02-15
_[19] 웹사이트 Canada and Japan strengthen partnership to advance physics research http://www.interacti[...] Interactions.org 2015-12-07
_[20] 웹사이트 ATLAS-Canada Tier-1 Data Centre at TRIUMF http://grid.triumf.c[...] TRIUMF 2016-02-14
_[21] 웹사이트 Reflections on the Nobel Prize in Physics http://www.triumf.ca[...] 2016-02-14
_[22] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 2015 https://www.nobelpri[...] 2016-02-14
_[23] 웹사이트 Laureates https://breakthrough[...] Breakthrough Prize 2016-02-14
_[24] 웹사이트 HALO: Detector of Opportunity http://www.triumf.ca[...] TRIUMF 2016-02-14
_[25] 웹사이트 The DEAP-3600 Experiment http://deap3600.ca DEAP 2016-04-19
_[26] 뉴스 2015 Budget, Chapter 3.1 – Supporting the Manufacturing Sector and Investing in Advanced Research http://www.budget.gc[...] Government of Canada 2016-02-14
_[27] 웹인용 An inside look at TRIUMF, the world's biggest cyclotron http://www.macleans.[...] Maclean's magazine 2016-02-09
_[28] 웹사이트 Largest normal conducting cyclotron http://www.guinnessw[...]
_[29] 웹인용 List of IEEE Milestones http://www.ieeeghn.o[...] IEEE 2011-08-04

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