2016 Fiscal Year Annual Research Report
Muon acceleration for measurement of anomalous magnetic moment
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16H03987
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
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, 副主任研究員 (40354740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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, 素粒子原子核研究所, 博士研究員 (90636416)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | RFQ / ミューオン加速 / 超低速ミューオン / ミューオン異常磁気モーメント / リニアック / 負ミューオニウム生成 / 高周波加速器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画は、ミューオン異常磁気モーメント（ミューオンg-2）精密測定実験のためのミューオンリニアックのうち、初段加速器である高周波四重極加速空洞（RFQ）によるミューオン加速の実証を目的とする。これまでとは違った、より精密なミューオンg-2測定のためには、エミッタンスの小さいミューオンビームが必須であり、このビームをリニアックによって得るのが我々の計画である。
本年度は、当初の研究実施計画通り、ミューオン加速実験のための低速ミューオン源の開発と、RFQからの出射ビームを分析するためのビーム診断系の開発を行った。
低速ミューオン源については、J-PARCミューオン施設のDラインにおいてビーム試験を行い、減速正ミューオン、および電子捕獲過程による負ミューオニウム（正ミューオンと電子の束縛状態であるミューオニウムの原子軌道に電子がひとつ捕獲されたイオン状の状態）の生成を確認し、加速実験における収量などの基礎データを得ることが出来た。特に負ミューオニウムについては我々のセットアップにおける初めての観測であり、RFQによるミューオン加速の実現に向けた大きなステップである。
RFQ出口のビーム診断系については、既存の電磁石を有効活用すべくビームシミュレーションを行い設計を完了した。また、偏向電磁石内の真空チャンバを設計、製作した。
RFQ本体については、当初計画ではJ-PARCリニアック用の予備機を用いる予定であったが、加速実験を行う予定であったJ-PARCミューオン施設のHラインの建設が予定より遅れているため、計画を変更する必要があった。J-PARC RFQの試作機である、本来の長さの半分のRFQを利用し、汎用ビームラインであるDラインで加速実験を行うことにした。このため、RFQ出口の診断系架台については、RFQ架台と一体の構造にする必要が生じ、その設計検討も今年度行った。
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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
本年度の研究計画では、１．RFQによるミューオン加速用ミューオン源の開発、２．RFQ出射ビームのビーム診断系の開発、が主な目標であった。
１．については、ビーム試験によりRFQ加速に必要なエネルギーでの負ミューオニウム生成を確認することに成功し、進捗率は100%である。
２．については、ビーム診断系のシミュレーション、設計を完了し、この点については進捗100%である。ただし、加速実験を実施予定のJ-PARCミューオン施設Hラインの建設の遅れによって、汎用ビームラインであるDラインを用いる計画に変更したため、新たにRFQ架台と一体のビーム診断系架台の製作が必要になった。この課題の概念設計は本年度内で行えたので、来年度早々に製作を行い、平成29年11月に予定しているビーム実験に備える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度11月にRFQによるミューオン加速実験が予定されており、29年度前半はそのための準備を行う。
まず、前年度からの継続でビーム診断系架台の製作を行い、RFQにビーム診断系を接続し完成させる。RFQ本体の真空引きなど準備を進め、高周波源の調整を行う。ビーム実験を行うDラインは汎用のビームラインであるため、設置後の調整は最小限にとどめる必要がある。そのため、通常設置後に行う高周波調整やビームラインの調整（ビームなしで行える部分）をすべてオフラインで行う予定である。
ビーム試験では、まずはミューオン加速を飛行時間計測法で確認し、さらに加速されたミューオンのエミッタンス測定を行う。これらの情報は以降のミューオンリニアック開発のための必須な情報となる。
加速試験によって得られた知見をフィードバックして、ミューオン加速専用のRFQの設計を行う。より高い加速効率で、ミューオンの崩壊によるビームロスを減らすことを目指す。以上の計画によりミューオンg-2の精密測定実験の実現に向けたミューオンリニアックの開発の著しい進展が見込まれる。
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[Journal Article] Muon acceleration using an RFQ2016
Author(s)
Y. Kondo, K. Hasegawa, M. Otani, T. Mibe, Y. Fukao, N. Kawamura, Y. Miyake, K. Shimomura, R. Kitamura, K. Ishida, N. Saito
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Journal Title
Proceedings of LINAC2016
Volume: -
Pages: 945-948
DOI
Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of muon linac for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC2016
Author(s)
M. Otani, F. Naito, T. Mibe, M. Yoshida, K. Hasegawa, T. Ito, Y. Kondo, N. Hayashizaki, Y. Iwashita, Y. Iwata, R. Kitamura, N. saito
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Journal Title
Proceedings of IPAC2016
Volume: -
Pages: 1543-1546
Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of a muon linac for the g-2/EDM experiment at J-PARC2016
Author(s)
M. Otani, N. Kawamura, T. Mibe, F. Naito, M. Yoshida, K. Hasegawa, T. Ito, Y. Kondo, N. Hayashizaki, Y. Iwashita, Y. Iwata, R. Kitamura, N. saito
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Journal Title
Proceedings of LINAC2016
Volume: -
Pages: 990-994
DOI
Open Access / Acknowledgement Compliant
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