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実験室加速器物理の創成~非中性プラズマ制御技術に基づく先進粒子加速器の設計研究

研究課題

研究課題/領域番号 24340053
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
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 檜垣 浩之  広島大学, 大学院先端物質科学研究科, 准教授 (10334046)
伊藤 清一  広島大学, 大学院先端物質科学研究科, 助教 (70335719)
大見 和史  高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (10194292)
連携研究者 生出 勝宣  高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (50150008)
上垣外 修一  理化学研究所, 加速器基盤研究部, 部長 (00260191)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2012年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
キーワード加速器 / 荷電粒子ビーム / 非中性プラズマ / 空間電荷効果 / イオントラップ / ソレノイドトラップ
研究成果の概要

加速器中を運動する荷電粒子ビームと線形場で集束された非中性プラズマの物理的等価性に着目し、小型のプラズマトラップシステムをビームダイナミクスの基礎研究に応用する新奇な実験手法を発展させた。高周波および磁気トラップを用い、大強度ビームの集団共鳴不安定性、共鳴横断効果、ビームハロー形成等に関する系統的実験を実施した。いくつかの典型的なビーム集束パターンに対する共鳴不安定条件を明らかにすると共に、加速器の動作点が整数共鳴領域を横断した際に発生する粒子損失率を実験的に評価した。また、初期不整合に起因するビームハロー形成過程を近似的に再現し、そのパラメータ依存性を調べた。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (35件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Experimental study of integer-resonance crossing in a non-scaling fixed field alternating gradient accelerator with a Paul ion trap2015

    • 著者名/発表者名
      K. Moriya, K. Fukushima, K. Ito, T. Okano, H. Okamoto, S. L. Sheehy, D. J. Kelliher, S. Machida, C. R. Prior
    • 雑誌名

      Phys. Rev. ST Accel. Beams

      巻: 18 ページ: 034001-034001

    • 関連する報告書
      2014 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] Beam dynamics studies with non-neutral plasma traps2014

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto, K. Fukushima, H. Higaki, D. Ishikawa, K. Ito, T. Iwai, K. Moriya, T. Okano, K. Osaki, M. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Proc. Int. Particle Accelerator Conf. (IPAC2014)

      巻: 電子媒体 ページ: 4052-4056

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recent results from the S-POD trap systems on the stability of intense hadron beams2014

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto, K. Ito, K. Fukushima, T. Okano
    • 雑誌名

      Proc. ICFA Workshop on High-Intensity, High Brightness and High-Power Hadron Beams (HB2014)

      巻: 電子媒体 ページ: 178-182

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of resonance crossing in non-scaling FFAGs using the S-POD linear Paul trap2014

    • 著者名/発表者名
      D. Kelliher, S. Machida, C. Prior, S. Sheehy, K. Fukushima, K. Ito, K. Moriya, H. Okamoto, T. Okano
    • 雑誌名

      Proc. Int. Particle Accelerator Conf. (IPAC2014)

      巻: 電子媒体 ページ: 1571-1573

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental simulation of beam propagation over long path lengths using radio-frequency and magnetic traps2014

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 雑誌名

      Nucl. Instrum. Meth. A

      巻: 733 ページ: 119-128

    • DOI

      10.1016/j.nima.2013.05.085

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental verification of resonance instability bands in quadrupole doublet focusing channels2014

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

      Nucl. Instrum. Meth. A

      巻: 733 ページ: 18-24

    • DOI

      10.1016/j.nima.2013.05.101

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 実験室加速器物理2013

    • 著者名/発表者名
      岡本宏己
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 68 ページ: 818-822

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasma traps for space-charge studies : status and perspectives2013

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 雑誌名

      Proc. HB2012

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Efficiency Enhancement of Indirect Transverse Laser Cooling with Synchro-Betatron Resonant Coupling by Suppression of Beam Intensity2013

    • 著者名/発表者名
      H. Souda, M. Nakao, H. Tongu, K. Jimbo, K. Osaki, H. Okamoto, Y. Yuri, H. Zhengqi, M. Grieser, and A. Noda
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 号: 3R ページ: 30202-30202

    • DOI

      10.7567/jjap.52.030202

    • NAID

      210000141855

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonance coupling induced enhancement of indirect transverse coolingin a laser-cooled ion beam2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nakao
    • 雑誌名

      Phys. Rev. ST Accel. Beams

      巻: 15 号: 11 ページ: 110102-110102

    • DOI

      10.1103/physrevstab.15.110102

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonneutral electron plasmas confined in a compact magnetic mirror trap2012

    • 著者名/発表者名
      H. Higaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 5 号: 10 ページ: 106001-106001

    • DOI

      10.1143/apex.5.106001

    • NAID

      40019455702

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 3次元のFree Energy Modelを用いたbunched beamのemittance成長評価2015

    • 著者名/発表者名
      大﨑一哉
    • 学会等名
      第70回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ラティス対称性の破れに起因する共鳴現象に関する理論的研究2015

    • 著者名/発表者名
      福島慧
    • 学会等名
      第70回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 一様磁場中の非中性電子プラズマを用いたハロー生成実験2015

    • 著者名/発表者名
      石川大樹
    • 学会等名
      第70回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いた共鳴不安定性のラティス依存性に関する実験的研究2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤清一
    • 学会等名
      第70回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いた3次共鳴不安定性に関する実験的研究2015

    • 著者名/発表者名
      岡野稔弘
    • 学会等名
      第70回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いたラティス対称性の破れにより誘起される共鳴に関する実験的研究2015

    • 著者名/発表者名
      山口幹夫
    • 学会等名
      第70回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 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 II2015

    • 著者名/発表者名
      三浦裕貴
    • 学会等名
      第70回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Recent results from the S-POD trap systems on the stability of intense hadron beams2014

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 学会等名
      54th ICFA Beam Dynamics Workshop on High-Intensity, High-Brightness and High-Power Hadron Beams
    • 発表場所
      Michigan, USA
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Beam dynamics studies with non-neutral plasma traps2014

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 学会等名
      5th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非中性電子プラズマを用いた2次元渦の位相空間分布計測2014

    • 著者名/発表者名
      加賀千翔人
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] タンデム型線形ポールトラップを用いたAr多価イオン生成実験 II2014

    • 著者名/発表者名
      永安克志
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いたnon-scaling FFAG加速器における整数共鳴に関する理論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      福島慧
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 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2014

    • 著者名/発表者名
      岩井崇晃
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 蓄積リングS-LSRにおけるレーザー冷却を用いた極低温ビーム生成2014

    • 著者名/発表者名
      大﨑一哉
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 矩形波印加型線形ポールトラップを用いた大強度ビームの集団共鳴不安定性に関する実験2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤清一
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いたnon-scaling FFAG加速器における整数共鳴横断に関する実験的研究2014

    • 著者名/発表者名
      守屋克洋
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを用いた整数共鳴不安定性に関する実験的研究2014

    • 著者名/発表者名
      岡野稔弘
    • 学会等名
      第69回日本物理学会 年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを応用した整数共鳴横断に関する研究 I : 多粒子シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      福島慧
    • 学会等名
      第68回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] イオントラップを応用した整数共鳴横断に関する研究 II : トラップ実験2013

    • 著者名/発表者名
      守屋克洋
    • 学会等名
      第68回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 蓄積リングS-LSRにおけるMg+イオンビームのレーザー冷却シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      大崎一哉
    • 学会等名
      第68回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 一様磁場中の非中性電子プラズマを用いた不整合駆動ハロー生成の実験2013

    • 著者名/発表者名
      遠藤昌大
    • 学会等名
      第68回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 矩形波印加型線形ポールトラップに捕捉されたイオンプラズマの集団共鳴現象2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤清一
    • 学会等名
      第68回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] スクレイパーでの粒子数低減による横方向レーザー冷却の効率化2013

    • 著者名/発表者名
      想田光
    • 学会等名
      第68回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Beam crystallization. Are We There Yet?2013

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 学会等名
      International Workshop on Beam Cooling and Related Topics (COOL2013)
    • 発表場所
      Murren, Switzerland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高密度荷電粒子ビームの自己組織化と安定性2013

    • 著者名/発表者名
      岡本宏己
    • 学会等名
      RIMS共同研究発表会
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Latest results of experimental approach to ultra-cold beam at S-LSR2013

    • 著者名/発表者名
      A. Noda
    • 学会等名
      International Workshop on Beam Cooling and Related Topics (COOL2013)
    • 発表場所
      Murren, Switzerland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Simulation study on transverse laser cooling and crystallization of heavy-ion beams at the cooler storage ring S-LSR2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yuri
    • 学会等名
      International Workshop on Beam Cooling and Related Topics (COOL2013)
    • 発表場所
      Murren, Switzerland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Parameter optimization for multi-dimensional laser cooling of an ion beam in the storage ring S-LSR2013

    • 著者名/発表者名
      Z. He
    • 学会等名
      North American Particle Accelerator Conference 2013
    • 発表場所
      California, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Experimental studies of resonance crossing in linear non-scaling FFAGs with the S-POD plasma trap2013

    • 著者名/発表者名
      S. Sheehy
    • 学会等名
      4th International Particle Accelerator Conference
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] S-POD experiment at Hiroshima University2012

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 学会等名
      Int. Workshop on FFAG Accelerator (FFAG2012)
    • 発表場所
      Osaka, Japan(依頼講演)
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Approach to the low temperature state oriented for crystalline beam2012

    • 著者名/発表者名
      A. Noda
    • 学会等名
      XXIII Russian Particle Accelerator Conf. (RuPAC2012)
    • 発表場所
      Saint-Petersburg, Russia(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Plasma traps for space-charge studies : status and perspectives2012

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 学会等名
      ICFA Workshop on High-Intensity and High-Brightness Hadron Beams(HB2012)
    • 発表場所
      Beijing, China(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Radio-fr-equency and magnetic trap simulations of beam propagation over long paths2012

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto
    • 学会等名
      19_<th> Int. Sympo. on Heavy Ion Inertial Fusion (HIF2012)
    • 発表場所
      Berkeley, USA(招待講演)
    • 年月日
      2012-08-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Systematic experiments on the mismatch induced halo formation using non-neutral electron plasmas in a uniform magnetic field2012

    • 著者名/発表者名
      M. Endo
    • 学会等名
      9_<th> Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2012-08-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Challenge for more efficient transverse laser cooling for beam crystllization2012

    • 著者名/発表者名
      A. Noda
    • 学会等名
      3rd International Particle Accelerator Conf.
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-05-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] ICFA Beam Dynamics Newsletter Vol.65(Theory and Simulation on Beam Crystallization)2014

    • 著者名/発表者名
      M. Bussmann, A. V. Fedotov, L. J. Mao, Y. Derbenev, Y. Zhang, P. Snopok, Y. Alexahin, D. Stratakis, K. Yonehara, V. V. Parkhomchuk, I. Pinayev, V. N. Litvinenko, D. Ratner, V. Lebedev, D. L. Bruhwiler, A. Sidorin, A. Smirnov, I. Meshkov, H. Okamoto
    • 総ページ数
      155
    • 出版者
      ICFA
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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