2016 Fiscal Year Annual Research Report
Pioneering study of double Gamow-Teller responses
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16H02197
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
上坂 友洋 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 主任研究員 (60322020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
板橋 健太 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (30322093)
矢向 謙太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50361572)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 原子核物理学 / 二重ガモフテラー共鳴 / 二重ベータ崩壊 / 荷電交換反応 / RIビームファクトリー / 分散整合イオン光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、不安定核ビームの生成分離装置であるRIビームファクトリーBigRIPSをスペクトロメータとして用いる。この手法は、これまでパイオン原子生成実験で用いられてきたが、二重荷電交換反応を用いる本研究に適用するためにはさらなる性能の向上が必要である。旧検出器セットアップでは、焦点面検出器を大気圧稼働させるために必要な真空封じ膜や検出器ウィンドウ等の物質による多重散乱がエネルギー分解能を悪化させていた。
本計画では、低圧動作型多芯線型ドリフトチェンバー（LP-MWDC）を製作し、これを焦点面検出器として用いることにより分解能を向上する。本LP-MNWDCは、10MHzに及ぶ高いトライトン(3H)バックグラウンド下で、高効率かつ高精度で12Beの飛跡を決定しなければならない。シミュレーションを用いてトラッキング効率、ミス・トラック率を評価し、その結果高い冗長性を有するX-X’-X’’-U-U’-U’’-V-V’-V’’（1/3セルずらし）構造が実験の要請を実現するために必要であるという結果を得た。この結果と過去のLP-MWDC開発実績を元に焦点面検出器を設計・製作した。来年度ビームを照射し、性能評価を行う。
本実験では、加速器から供給されるビームが持つエネルギー広がりより小さいエネルギー分解能を実現するため、ビームラインとBigRIPSの分散整合を実現する。同様の分散整合輸送はこれまでパイオン原子生成実験でも用いられているが、この実験と二重ガモフテラー共鳴探索実験では、分散整合条件(より詳しくは運動学因子)が異なっているため、修正が必要である。イオン光学シミュレーションを行い、ビームライン磁石の最小限の調整でパイオン原子生成実験と二重ガモフテラー共鳴探索実験の両方で分散整合条件を満たすイオン光学設定を見出した。来年度以降、実ビームを用いて分散整合輸送のテスト実験を行う。
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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
本年度から始まった本計画は、現時点で焦点面検出器の開発、分散整合イオン光学の開発とも順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度は、焦点面検出器として新たに製作した低圧動作型の性能評価実験を行う。基本的性能である検出効率、位置分解能と並んで、最も重要な性能はレート耐性である。本実験で想定するトライトン(3H)バックグラウンド率と検出効率から、10kHz以上のビーム・レートで検出器が動作することを確認する必要がある。国内の加速器施設(CYRIC, RCNP, HIMAC等)で得られる陽子ないしはαビームを用いて性能評価を行う。
分散整合イオン光学は、過去のパイオン原子実験で得られたデータを用いた検討と、イオン光学コードCOSY infinityを用いたシミュレーションで設計を行う。その上で、BigRIPSを用いたテスト実験を行い、本実験に備える。
上記の開発がスケジュール通り進めば、平成３０年度に実験準備が終了し、平成３１年度に本実験を実施することができる。
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