2016 Fiscal Year Annual Research Report
Neutron lifetime measurement using pulsed neutron beam at J-PARC
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16H02194
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
三島 賢二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (20392136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 瑞樹 九州大学, 先端素粒子物理研究センター, 准教授 (20401317)
角野 浩史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90332593)
北口 雅暁 名古屋大学, 現象解析研究センター, 准教授 (90397571)
山下 了 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任教授 (60272465)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 中性子寿命 / ビッグバン元素合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子の寿命はビッグバン元素合成を知る上での重要なパラメーターである。中性子の寿命は中性子数と単位時間当たりの崩壊数を数えるビーム法と超冷中性子を蓄積してその崩壊時間を測定する蓄積法の2種類が存在するが、値が8.4秒(4σ)ずれており喫緊の問題となっている。本実験はこの問題を解決すべく既存の実験とは異なる手法によって中性子寿命の精密測定を測定を行うものである。2016年度の進捗を以下にまとめる。
1) 中性子寿命の物理測定: 2016年前期に30日程度の物理測定を行った。実時間としてJ-PARCのターゲットトラブルのため、ビームパワーが200 kWと想定の1/3であったため、統計精度は15秒程度となった。現在本実験の最初の結果を導出すべく解析を進めている状況である。
2) スピンフリップチョッパー: 現在統計が実験を律速している。中性子ビームを40cmのバンチにするためにスピンフリップチョッパーを用いているが、この大きさがビーム量を決定しているため、この大型化を進めている。大型ミラーの配置をシミュレーションし、20倍のビーム量増加を得られる条件を算出した。この条件に合わせジグの設計、作成を行いビーム試験によりミラーの性能及び偏極度を確かめた。
3) ASICアンプ開発: 現在使用しているアンプの発熱が系統誤差の要因となっているため、発熱が1/50であるASICアンプを開発している。読み出し回路の設計し、実用の24chボードを作成、テストを行った。現在後段のアンプの設計まで終了し開発を行っている。
4) 3He/4He分析計のイオン源開発: ビーム量測定のためガス検出器に少量の3Heを加えて実験を行っている。3He/4He分圧測定から3He量を導出するため質量分析計を用いている。現在イオン源の安定が問題になっており、安定化のためにBaur型イオン源の開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2016年度予定していた物理測定を行ったが、J-PARCのビームパワーが想定の1/3程度である200kWでの運転であったため、予定していた統計が得られなかった。今後必要な統計を集めるべく追加の物理測定を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
J-PARCのビームパワーが想定に達しておらず、第一段階として予定していた物理結果に到達していない。2017年度前期に追加で物理測定を行い、必要な統計を集める。
実験終了後、中性子ビーム光学系やガスラインなどの予定していた装置のアップデートを行う予定である。
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| Remarks |
1) 中性子の寿命の謎 (日経サイエンス)
http://www.nikkei-science.com/201606_054.html
は研究代表者の三島が監修を務めている。
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Research Products
(29 results)
