2次ビームを実験に使用するためには、加速器で加速された粒子ビーム（1次ビーム）を標的に入射し、電磁相互作用による反応や原子核反応によって2次ビームとなる粒子を生成する必要がある。その際、標的中で1次ビームが多くのエネルギーを失うため、2次ビームとして使用する、目的とする粒子の他に色々な種類の粒子が生成する。高いエネルギーを持つ粒子（光子を含む）は放射線と呼ばれる。
本講義では、原子、原子核の構造、2次ビーム生成に伴い発生する放射線の種類、および放射線と物質の相互作用について、初学者を対象に説明する。
J-PARC ハドロン実験施設で行っているKOTO実験は中性K中間子の稀崩壊事象を観測することて、いまだに見つかっていない新物理の発見を目指している。この崩壊の分岐比は高い精度で計算され、30億分の1となっている。非常に小さい分岐比は新物理の発見を容易にさせるが、測定のためには特化した検出器とビームラインを用いた実験が必要である。本講義では、KOTO実験及び中性ビームラインを紹介する。
HD荷電二次ビームラインJ-PARCハドロン実験施設では、主リングで加速された一次陽子ビームを生成標的に当てmそこで発生するπ中間子、K中間子、反陽子などの様々な粒子を二次ビームとして実験室まで輸送して、素粒子原子核分野の実験研究に利用している。本講義では、現在運用中、または将来建設予定の荷電二次ビームラインについて、そこで行われる実験の内容も簡単に触れながら、それぞれのビームラインの特色とその設計を紹介する。
J-PARCハドロン実験施設では、主リングで加速された一次陽子ビームを生成標的に当てmそこで発生するπ中間子、K中間子、反陽子などの様々な粒子を二次ビームとして実験室まで輸送して、素粒子原子核分野の実験研究に利用している。本講義では、現在運転している固定型標的の設計の詳細と、開発中の回転標的のR&Dの現状を紹介する。
RIビームラインは、加速器で加速された安定な原子核ビームから核反応によって不安定な原子核を作り出し、その中から特定の原子核を選び出して集めてビームとするものです。理研の超伝導RIビーム分離生成装置BigRIPSは、2007年に稼働をはじめた、世界で最も高い強度のRIビームを生成しているRIビームラインです。講義では、核反応で生成した多様な原子核の中から特定の原子核をどのようにして選び出すのかその原理に触れたのち、RIビームの生成ターゲットにみられる特徴について説明します。
