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極低温高速イオンビーム(クリスタルビーム)の実現に関する共同研究

研究課題

研究課題/領域番号 08044076
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関京都大学

研究代表者

野田 章  京都大学, 化学研究所, 教授 (20114605)

研究分担者 TECCHIO Luij  リニャーロ国立研究所, 教授
白井 敏之  京都大学, 化学研究所, 助手 (50252507)
岡本 宏巳  広島大学, 先端物質科学研究科, 助教授 (40211809)
岩下 芳久  京都大学, 化学研究所, 助教授 (00144387)
井上 信  京都大学, 化学研究所, 教授 (90028176)
LUIJI Tecchi  リニャーロ国立研究所, 教授
CIULLO Giuse  リニャーロ国立研究所, 博士研究員
LAMANNA Gius  リニャーロ国立研究所, 博士研究員
PISENT Andre  リニャーロ国立研究所, 研究員
LOMBARDI Aug  リニャーロ国立研究所, 研究員
BISOFFI Giov  リニャーロ国立研究所, 研究員
TECCHIO Luig  リニャーロ国立研究所, 教授
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
1998年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1997年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1996年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワード(クリスタルビーム) / 3次元レーザー冷却 / 分子動力学 / Tapered Cooling / 冷却リング / 重イオン線形加速器 / 超伝導RFQ / 極低温高速イオンビーム(クリスタルビーム) / ビーム冷却 / クリスタルビーム / シンクロベータトロン共鳴 / 結合空胴 / 重イオンビーム / 蓄積リング / イオン / 三次元レーザー冷却 / ビームシュミレーション / 空間電荷効果
研究概要

3年間の本共同研究により、極低温高速イオンビーム(クリスタルビーム)の実現の可能性に関する分子動力学を用いた計算機コードによるシミュレーションが進み、TARNIIのように(1)対称性が高く長周期がベタートロン振動数の2√2倍より大きい、(2)トランジッションガンマ以下でオペレートするというメインテナンス条件を満たしていれば、充分強い冷却力が存在すれば、結晶化が起こることが予言されている。さらに、このようなクリスタルビームを安定に実現するためには、ビームの生成するポテンシャルがビームの結晶化した構造とよくマッチするようなTapered Coolingが必要となることも判ってきた。このような計算機シミュレーションの結果を実験により実証する可能性についても、鋭意努力を続けてきたが、当初リニャーロ国立研究所で将来計画として想定されていたクリスタルビーム実現を主要な目的とする冷却リングCSRの実現が遠のいたため、現存する冷却リングでの実験の可能性を追求してきた。ドイツのハイデルベルグのマックスプランク原子核研究所は、ビーム間相互作用による横方向レーザー冷却の実験結果をだしていることもあり、我々の提案に協力する姿勢を示してくれているが、岡本らの提案する積極的に縦方向と横方向の結合共鳴を起こさせる方法を採用するためには、かなり低いビームエネルギーでの蓄積が必要であり、その可能性の実験的テストとその条件で使用可能なレーザー系の調達のための努力を進めている状況である。
入射器重イオン線形加速器の開発については、リニャーロ国立研究所の超伝導RFQの建設に研究者を派遣して、共同建設に当たり、現在までにプロトタイプの設計をほぼ完了して、実機の建設に移行しつつある。この過程での日本側の寄与は極めて高く評価されており、本共同研究の終了後も可能な限り人材の派遣を継続することを強く要請されている。

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (35件)

  • [文献書誌] J.Wei, H.Okamoto and A.Sessler: "Nesessary Conditions for Attaining a Crystalline Beam" Phys.Rev.Lett.80. 2606-2609 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Y.Lee and H.Okamoto: "Space-Charge Dominated Beams in Synchrotrons" Phys.Rev.Lett.80. 5133-5136 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Okamoto and J.Wei: "Theory of Tapered Cooling" Phys.Rev.E58. 3817-3825 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kihara et al.,: "Simulation Study of Three-Dimensional Laser Cooling Schemes for Fast Stored Beams" Proceedings of the 6th European Particle Accelerator Conference, Stockholm, Sweden. 1040-1042 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kihara et al.,: "Three-Dimensional Laser Cooling Method Based on Resonant Linear Coupling" Phys.Rev.E59. 3594-3604 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Noda: "Accelerator Complex of Ion and Electron Storage Rings with their Booster Synchrotron" Beam Science and Technology. 4. 26-30 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Luiji Tecchio: "The Crystal Storage Ring" Beam Science and Technology. 3. 44-52 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wei, H.Okamoto and A.Sessler: "Necessary Conditions for Attaining a Crystalline Beam" Phys.Rev.Lett.80. 2606-2609 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Y.Lee and H.Okamoto: "Space-Charge Dominated Beams in Synchrotrons" Phys.Rev.Lett.80. 5133-5136 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Okamoto and J.Wei: "Theory of Tapered Cooling" Phys.Rev.E58. 3817-3825 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kihara et al.: "Simulation Study of Three-Dimensional Laser Cooling Schemes for Fast Stored Beams" Proceedings of the 6th European Particle Accelerator Conference, Stockholm, Sweden. 1040-1042 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kihara et al.: "Three-Dimensional Laser Cooling Method Based on Resonant Linear Coupling" Phys.Rev.E59. 3594-3604 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Noda: "Accelerator Complex of Ion and Electron Storage Rings with their Booster Synchrotron" Beam Science and Technology. 4. 26-30 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Bisoffi et al.: "Prototype of a Superconducting RFQ for a Heavy Ion Injector Linac" Proceedings of the PAC97, Vancouver, Canada. 1087-1089 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Lombardi et al.: "The New Positive Ion Injector PIAVE at LNL" Proceedings of the PAC97, Vancouver, Canada. 1129-1131 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shirai, G.Bisoffi and V.Andreev: "Design of the Superconducting RFQ1 Cavity for the PIAVE Linac" L.N.L.-I.N.F.N Report. 124/97. 1-10 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Bisoffi et al.: "Status of the 80 MHz Superconducting RFQ Development at LNL" Porc.of the Workshop on RF Superconductivity, Padova, Italy. (in print).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Shirai, G.Bisoffi and V.Andreev: "The First Superconducting RFQ (SRFQ1) for the PIAVE Linac at LNL" Proc.of the Workshop on RF Superconductivity, Padova, Italy. (in print).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Pisent et al.: "The New LNL Injector PIAVE,based on a Superconducting RFQ" Proceedings of the 6th European Particle, Accelerator Conference, Stockholm, Sweden. 758-760 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] V.Andreev, G.Bisoffi et al.: "Experimental Results on the Stainless Steel Prototype of a Superconducting RFQ" Proceedings of the 6th European Particle Accelerator Conference, Stockholm, Sweden. 1840-1842 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] V.Andreev, G.Bisoffi et al.: "Scale Room Temperature Model of the Superconducting RFQ1 for the PIAVE Linac" Proc.of the Linear Accelerator Conference, Chicago, U.S.A.(in print). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Bisoffi et al.: "Construction of Superconducting RFQs at INFN-LNL" Proc.of the International Conference on Heavy-Ion Accelerator Technology, Chicago, U.S.A.in print. (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Wei, H.Okamoto and A.Sessler: "Necessary Conditions for attaining a Crystalline Beam" Phys.Rev.Lett.80. 2606-2609 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Y.Lee and H.Okamoto: "Space-Charge Dominated Beams in Synchrotrons" Phys.Rev.Lett.80. 5133-5136 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Okamoto and J.Wei: "Theory of Tapered Cooling" Phys.Rev.E58. 3817-3825 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kihara et al.: "Simulation Study of Three-Dimensional Laser Cooling Schemes for Fast Stored Beams" Proceedings of the 6th European Particle Accelerator Conference, Stockholm, Sweden. 1040-1042 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kihara et al.: "Three-Dimensional Laser Cooling Method Based on Resonant Linear Coupling" Phys.Rev.E59. 3594-3604 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] A.Noda: "Accelerator Complex of Ion and Electron Storage Rings with their Booster Syn-chrotron" Beam Science and Technology. 4. 26-30 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shirai, G.Bisoffi et al.: "Design of the Superconducting RFQ1 Cavity for the PIAVE Linac" L.N.L.-I.N.F.N Report. 124/97. 1-10 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kihara, H.Okamoto and Y.Iwashita: "A Possible 3D Laser Cooling Scheme in a Storage Ring" Proc.of the 11th Symposium on Accelerator Science and Technology,Harima Science Garden City,Hyogo,Japan. 481-483 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] L.Tecchio: "THE CRYSTAL STORAGE RING(CSR Collaboration)" Beam Science and Technology. 3. 44-52 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Wei, H.Okamoto and A.M.Sessler: "Necessary conditions for attaining a crystalline beam" Phy.Rev.Lett.80. 2606 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 岡本弘己、韋傑: "ビーム蓄積リングにおけるレーザー冷却とクリスタルビーム" 原子核研究. Vol.41,No2. 1-10 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Hiromi Okamoto,Shinji Machida and Andrew M.Sessler: "Three-Dimensional Laser Cooling by Synchrobetatron Coupling" Proceedings of the 31st Workshop of the INFN Eloisatron Project on “Crystalline Beams and Related Issues"World Scientific Publishing Co.173-183 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] L.Tecchio: "THE CRYSTAL STORAGE RING" 京都大学における加速器科学総合推進計画についてのシンポジウム報告集. (印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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