位相空間回転による2次粒子ビームの高輝度高品質化の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10309009
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 久野 良孝 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (30170020)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 修一 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教授 (80156182) ; 山本 明 高エネルギー加速器研究機構, 共通研究施設, 教授 (30113418) ; 森 義治 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (30124176) ; 石田 勝彦 理化学研究所, ミューオン科学, 主任研究員 (70176189) ; 笹尾 登 京都大学, 理学部, 教授 (10115850)
• Keywords: PRISM / 位相空間回転 / 超伝導磁石 / 高周波加速空洞 / NbTi / Nb_3Sn / 直冷型小型冷凍器

Research Abstract

本研究で目指しているのは、1秒間に10^<11>-10^<12>個という(これまでの約1万倍の)大強度高輝度のパイオン、ミューオンやニュートリノなどの二次粒子ビームを建設することである。これは、位相空間回転ビーム(Phase Rotation Intense Secondary Mesonbeam=PRISM)と名付けられ、これは(1)高磁場の超伝導磁石を使ったパイオン捕獲と(2)高周波加速空胴を使った位相空間回転から構成される。ここで、位相空間回転とは高周波加速空胴を使ってエネルギーの高い粒子を減速し、エネルギーの低い粒子を加速し、エネルギーの揃った二次粒子ビームを作ることをいう。平成11年度では、(1)に関しては中心磁場10テスラで有効内径10cmという高磁場超伝導磁石の製作を開始した。この磁石は、1つのNb_3Snのコイルと2つのNbTiのコイルから成る。このうち平成11年度では、クライオスタットを製作し、この2つのNbTiのコイルをその中に取り付けた。また、この超伝導磁石は、放射線環境下で動作させられるが、従来のような低温ヘリウム液体を冷凍機から超伝導磁石に供給するような方法では、対応できない可能性がある。このため、最近開発された直冷型小型冷凍機を使用する。この場合、冷媒が必要ではなく、放射線環境でのメインテナンスも容易に行われる。(2)に関しては、新しい磁性合金を加速空胴の設計と製作に着手している。また、高周波を重ね合わせてパルス状の電場を作り放電限界を超えた加速電場をつくりだそうという試みのテストも準備している。これは、Multi-Harmonic Impulse Cavityと呼ばれ、重ね合わせの部分を試験する空胴を製作した。