| Project Area | Formation of the Multiscale Muon Imaging for Particles and Huge Structures |
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| Project/Area Number |
21H05088
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
大谷 将士 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (90636416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
不破 康裕 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究職 (00817356)
森下 卓俊 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究副主幹 (30370480)
近藤 恭弘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 主任研究員 (40354740)
二ツ川 健太 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (50713153)
惠郷 博文 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (60399615)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥39,260,000 (Direct Cost: ¥30,200,000、Indirect Cost: ¥9,060,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2021: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000)
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| Keywords | ミューオン / ミュオン / イメージング / 加速器 / 円筒装荷型加速器 / 加速 / ディスクロード型加速管 / サイクロトロン共鳴加速 / ミュオグラフィ |
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| Outline of Research at the Start |
これまでにない技術でミューオン加速を実証する。既に申請者は世界で初めて高周波加速器によるミューオン加速を実証し、宇宙の謎を紐解くカギとなるミューオン異常磁気能率(g-2)精密測定にむけたミューオン加速器の実現に着手している。本研究では本技術をさらに発展し、高周波空洞による新しい加速スキームを用いてミューオン加速器を小型化する。本研究によって、これまで宇宙線ミューオンで行われきた透視イメージングとは一線を画すミューオンビームによる超精密なイメージング分野の開拓が可能となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
20世紀初頭から現在に至る加速器科学の発展は、電子や陽子・イオンなど種々の量ビームの利用を可能にし、ヒッグス粒子の発見や量子線治療など人類の叡智を切り拓いてきた。本研究では、申請者が世界で初めて実証したミューオンの高周波加速を用いた新しいイメージング技術の確立を目指し、ミューオン加速技術の高度化による加速器の小型化に挑戦する。
今年度は中速度(光速の約60%)以上のミューオンを高勾配で加速するミューオン専用加速管の原理実証器の製作ならびに試験を行った。特に、これまで実績のある電子用の加速管より低速度であるために加速軸方向の長さが短く、共振周波数やQ値などの基礎特性から測定・調整する必要がある。製作と並行して周波数特性などの低電力試験を行って数十マイクロメートル程度の調整加工を行うとともに、最終的にはディンプリングと呼ばれる手法で内径を微調整することで、周波数ならびにQ値がそれぞれ0.01パーセント・数パーセント以下で基本要求を満たすことを確認した。
今後は本測定結果に基づいて実機における加速ビーム品質の評価と移相分布などの詳細測定を行うとともに、イメージング装置実現にむけたミューオン加速器全体の設計・評価を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度は社会情勢の影響で加速管の材料となる無酸素銅の調達が遅れてしまったために計画の変更を余儀なくされたが、先行してディンプリングなどの調整機構を含む工学設計まで実施することができたため、今年度の目標であった中速度(光速の約60%)以上のミューオン専用加速管の原理実証器の製作ならびに基本性能の測定まで行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の通り、加速管加速部の原理実証器の製作および基本性能の測定を完了した。今後はセル間のカップリングなどの詳細測定を行って実測に基づく加速ビームの評価を行うとともに、上流加速器とのマッチングなどの検討を行う。
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