2017 Fiscal Year Research-status Report
A development of a storage bottle for Ultra-Cold Neutron source upgrade
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17K14307
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
川崎 真介 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, 助教 (20712235)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超冷中性子 / 真空 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超冷中性子とは極めて運動エネルギーの小さな中性子のことで、物質容器中に閉じ込めておくことができる。その性質を利用し中性子電気双極子モーメントの探索、中性子寿命測定、重力実験など様々な物理実験に用いられる。超冷中性子は物質壁との衝突の際にある一定の割合で損失する。損失は物質の表面状態に依存する。
物質表面に存在する水素は表面に付着する水などの分子や金属内部に侵入する水素原子として存在する。付着分子の存在数は金属の表面粗さによる。粗い場合は表面積が大きくなるため水素の存在数も大きくなる。両者ともベーキングによって取り去ることが可能である。表面粗さやベーキング温度の違いによる金属表面の水素含有量を調べる。水素前方散乱分析を用いることで水素含有量を定量的に調べることができる。また、ベーキング時のアウトガスを調べることで
J-PARCに設置されている真空ベーク炉には四重極質量分析器が取り付けられ、ベーキング時のアウトガスを調べることにより金属表面に付着していた物質を同定することができる。
平成29年度中に分析方法を確立した。平成30年度には実際に測定を行う。ベーキング温度と水素含有量の定量的な関係を調べる。さらに超冷中性子保持容器を作成し、カナダTRIUMF研究所の超冷中性子源において異なるベーキング温度で用意した超冷中性子損失率を測定する。
これまでに容器表面の水素量と超冷中性子損失をの関係を定量的に調べたものはなく、本研究が初の試みとなる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
超冷中性子の寿命測定は実験はカナダTRIUMF研究所に建設された超冷中性子源を行う予定である。2017年春からの超冷中性子生成を予定していたが、2017年秋に超冷中性子生成が遅れた。その後も超冷中性子源の特性を調べるために時間がかかり、本実験がビームタイムを得ることができなかった。代わりに2018年秋にビームタイムを得ることになり、それまでにより良い条件の超冷中性子保持容器を製作することにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
容器中での超冷中性子の損失率は容器を形成する金属表面に付着する水素の量に依存する。これは水素が中性子に対し大きな吸収断面積を持つためである。金属表面に付着する水素を定量的に調べ、水素の少ない条件で超冷中性子保持容器を製作し、超冷中性子の損失率を測定する。
四重極質量分析器のついた真空ベーク炉により金属表面から出るアウトガスを測定し、表面に付着した水素を取り去るのに必要な温度を計測する。ベーキング温度条件の違うサンプルを用いて水素前方散乱分析にて水素含有量を定量的に評価する。
超冷中性子保持容器を製作し、カナダ・TRIUMF研究所の超冷中性子源において超冷中性子保持試験を行う。容器のベーキング温度を変えて、超冷中性子損失率の変化を計測する。
両者のデータを合わせて金属表面の水素含有量と超冷中性子損失率を定量的に評価する。
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| Causes of Carryover |
カナダTRIUMF研究所の超冷中性子源による超冷中性子生成が当初予定より遅れ、2018年初旬の超冷中性子を用いた実験を行う見込みがなくなったため、超冷中性子保持容器の製作を遅らせることになった。
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