Super-flat spin-polarized electron beam generation from a robust GaAs cathode by 6 dimensional phase-space rotation

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02898
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: KURIKI MASAO 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (80321537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金 秀光 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 (20594055) ; 山本 尚人 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 (60377918) ; 柏木 茂 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (60329133) ; 清宮 裕史 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, 特別助教 (20756720) ; 坂上 和之 早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員(研究院准教授) (80546333)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: リニアコライダー / 入射器 / エミッタンス交換

Outline of Final Research Achievements

We studied x-y asymmetric beam generation for linear colliders by phase-space rotation technique. According to our result, the non-linear space charge effect is critical and causes a significant remittance growth. To prevent this problem, we propose a new method additional introducing xz emittance exchange. In this method, the beam is generated with a large spot size to prevent the non-linear space charge effect. Although a tiny y emittance is obtained by xy rotation, but the x emittance becomes too large. The large x emittance is exchanged with z-emittance by the emittance exchange technique. The study of the new proposal has been started from 2020 JFY.

Free Research Field

加速器科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、単純なxy交換によるリニアコライダーのためのビーム生成には困難があることがあきらかとなった。一方で、xy交換にくわえ、xz交換を加える手法の提案につながった。新手法は旧手法で問題となった課題の克服が期待でき、リニアコライダーのためのビーム生成が可能になると期待される。これにより、加速器の構成が大幅に単純化され、コスト低減、工期の短縮、運転の単純化、など社会的、技術的、科学的メリットが期待される。