Study and development of integrated code for beam optics and accelerator design

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05475
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 大西 幸喜 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, 教授 (30332117)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 生出 勝宣 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (50150008) ; 杉本 寛 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 (70636448) ; 小磯 晴代 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, 研究員 (80170174) ; 森田 昭夫 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, 准教授 (80353366)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ビーム物理計算コード / 加速器設計 / 多自由度・多粒子系の物理 / 最適化アルゴリズム

Outline of Annual Research Achievements

研究計画と照らし合わせてみると、研究課題の９割は完了している。
1a. ソレノイド磁場を含む最終収束系の設計を行った。2a. 電子ビームの入射器におけるエミッタンス保存の検証については、研究途上である。3a. マッチングの高度化は実装されており試験している。4a. 電荷と質量を独立して持てるように拡張している。1b. 1aの検証については実際の加速器で検証中である。2b. 非線形領域のビーム光学系の誤差解析および補正についてもすでに着手しており、検証中である。これらの研究については、ほぼ終了している。しかしながら、研究成果の発表や報告書等の作成が未完のままである。上記の研究目標に加えて、ビーム光学総合計算コードの研究開発の目標としては、稼働している実際の加速器を用いて、オンラインでビーム光学計算を行い、電磁石などのハードウエア設定を行い、狙った通りの計算結果となっているかを、オンラインで検証することにある。具体的には、KEKで稼働中であるSuperKEKB加速器を用いて、研究成果を調査している最中である。加速器の誤差診断および補正については、結果がまとまりつつある。SuperKEKB加速器が、世界最高ルミノシティを達成していることからも、ビーム光学総合計算コードであるSADの有用性が間接的であるが示されたものであると考える。また、CERNで検討されているFCC-eeと呼ばれる、将来計画でも加速器設計ではSADが使用されており、日欧の研究交流が進められている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

想定していないコロナ禍という状況下で、研究者が集まって打ち合わせを行うことが困難になっている中、オンラインでの情報交換の仕組み作りが思うように進めることができなかった。当該課題研究は、研究者間の交流を通して、進めることを大前提としているため現在のような環境下では、新たな仕組みが必要である。

Strategy for Future Research Activity

現行計画の研究課題を継続し不十分な点を補強する。コロナ禍が継続する場合は、情報交換のツールとして、オンライン会議を設定し交流を図る。こうした活動をもとに、加速器の総合計算コードであるSADの有用性を高める一助とする。

Causes of Carryover

コロナウイルス感染拡大により、研究交流が滞ってしまったため。