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小型イオントラップを応用した次世代ハドロン加速器における空間電荷効果の系統的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03662
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関広島大学

研究代表者

岡本 宏己  広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40211809)

研究分担者 伊藤 清一  広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (70335719)
連携研究者 發知 英明  日本原子力研究開発機構, 原子力化学研究部門, 副主任研究員 (00391334)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2015年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
キーワード加速器 / 荷電粒子ビーム / イオントラップ / 空間電荷効果 / 集団的ビーム不安定性 / 非線形共鳴 / 粒子加速器 / 大強度ビーム / 非中性プラズマ
研究成果の概要

位相空間密度の高い次世代ハドロンビームにおいて顕在化する集団不安定性、とくに強い自己クーロン場を源とする“空間電荷効果”の系統的研究を実施した。この目的のため独自に開発した卓上イオントラップシステム“S-POD”(Simulator of Particle Orbit Dynamics)を活用し、集団的な共鳴不安定化現象の発生機構とそのパラメータ依存性を多角度から明らかにした。加速器中に点在する非線形場の影響を系統的に調べるため、特殊な多極イオントラップのプロトタイプを設計・製作した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of quadrupole focusing-field fluctuation on the transverse stability of intense hadron beams in storage rings2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ito, M. Matsuba, and H. Okamoto
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: なし 号: 2

    • DOI

      10.1093/ptep/pty004

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulations on mixing charged particles in a nested Penning trap2017

    • 著者名/発表者名
      C. Kaga, H. Higaki, K. Fukushima, K. Osaki, K. Ito, and H. Okamoto
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 18 ページ: 011013-011013

    • DOI

      10.7566/jpscp.18.011013

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherent resonance stop bands in alternating gradient beam transport2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ito, H. Okamoto, Y. Tokashiki, and K. Fukushima
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Accel. Beams

      巻: 20 号: 6 ページ: 064201-064201

    • DOI

      10.1103/physrevaccelbeams.20.064201

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Paul-trap experiment on the effect of linear focusing-field fluctuations on the long-term stability of an intense hadron beam2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ito, M. Matsuba, and H. Okamoto
    • 雑誌名

      Proc. 14th Meeting of Particle Accelerator Society of Japan

      巻: なし ページ: 901-904

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Simultaneous confinement of low-energy electrons and positrons in a compact magnetic mirror trap2017

    • 著者名/発表者名
      H. Higaki, C. Kaga, K. Fukushima, H. Okamoto, Y. Nagata, Y. Kanai, and Y. Yamazaki
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 19 号: 2 ページ: 023016-023016

    • DOI

      10.1088/1367-2630/aa5a45

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Double stop-band structure near half-integer tunes in high-intensity rings2016

    • 著者名/発表者名
      K. Moriya, M. Ota, K. Fukushima, M. Yamaguchi, K. Ito, and H. Okamoto
    • 雑誌名

      Physical Review, Accelerators and Beams

      巻: 19 号: 11 ページ: 114201-114201

    • DOI

      10.1103/physrevaccelbeams.19.114201

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Autoresonances of m=2 diocotron oscillations in non-neutral electron plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      K. Gomberoff, H. Higaki, C. Koga, K. Ito, and H. Okamoto
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94 号: 4 ページ: 043204-043204

    • DOI

      10.1103/physreve.94.043204

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystalline beam studies with Andy Sessler2016

    • 著者名/発表者名
      J. Wei
    • 雑誌名

      Proc. International Workshop on Beam Cooling and Related Topic

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Design Study of a Multipole Ion Trap for Beam Physics Applications2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fukushima
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 10 号: 0 ページ: 1401081-1401081

    • DOI

      10.1585/pfr.10.1401081

    • NAID

      130005286915

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Free-energy formula for emittance-growth estimation in intense mismatched beams2015

    • 著者名/発表者名
      K. Osaki
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: 093G01 号: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv128

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental study on dipole motion of an ion plasma confined in a linear Paul trap2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ito
    • 雑誌名

      Hyperfine Interactions

      巻: 236 号: 1-3 ページ: 29-37

    • DOI

      10.1007/s10751-015-1196-y

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 大強度ハドロンビームにおける低次集団振動モードのチューンシフト解析2018

    • 著者名/発表者名
      小島邦洸
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 一様磁場中のペニングトラップにおけるNeプラズマを用いた空間電荷効果の研究2018

    • 著者名/発表者名
      平塚雅健
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非線形ビームダイナミクス研究用多重極イオントラップの特性2018

    • 著者名/発表者名
      青木将晃
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 線形収束場の揺らぎによるビーム損失に関するポールトラップ実験2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤清一
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いた半整数チューン付近に励起される集団不安定性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤清一
    • 学会等名
      第72回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 線形ポールトラップ中のイオンプラズマの長時間安定性と高周波ノイズの関係について2017

    • 著者名/発表者名
      松葉政統
    • 学会等名
      第72回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 非線形ビームダイナミクス研究用多重極イオントラップの設計2017

    • 著者名/発表者名
      川村現
    • 学会等名
      第72回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Application of a compact ion trap to fundamental beam-dynamics studies2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Okamoto
    • 学会等名
      the 10th International Conference on Nuclear Physics at Storage Rings
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 線形収束場の揺らぎが高強度ハドロンビームの長時間安定性に及ぼす影響に関するポールトラップ実験2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤清一
    • 学会等名
      第14回日本加速器学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2次元線形ブラソフ解析による共鳴不安定性の研究2016

    • 著者名/発表者名
      渡嘉敷雄士
    • 学会等名
      第71回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Nested Penning trap中の電子プラズマに対する陽電子プラズマ入射シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      加賀千翔人
    • 学会等名
      第71回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いた高次共鳴不安定性に関する実験的研究2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤清一
    • 学会等名
      第71回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いた断面方向に非等方なビームの差共鳴上での時間発展2016

    • 著者名/発表者名
      守屋克洋
    • 学会等名
      第71回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いた半整数共鳴に関する実験的研究2016

    • 著者名/発表者名
      太田雅人
    • 学会等名
      第71回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] レーザー冷却を応用した40Ca+イオン蓄積法の開発 III2016

    • 著者名/発表者名
      三浦裕貴
    • 学会等名
      第71回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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