2020 Fiscal Year Annual Research Report
高品位ハドロンビームの集団共鳴不安定化とその発生条件の解明
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18H03472
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡本 宏己 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 教授 (40211809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 清一 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 助教 (70335719)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 粒子加速器 / 大強度ビーム / 非中性プラズマ / 空間電荷効果 / イオントラップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
短バンチ実験用に開発した“S-POD IV号機”を使って、イオン損失の発生するパラメータ領域の系統的探索を開始した。空間電荷効果による観測データの複雑化を避けるため、初期イオン数を低く抑えて（典型的には10の3乗個程度で）実験を行った。イオン閉じ込め時間を1秒（FODOセル100万個分の繰り返しに対応）に設定した実験で、8次までの多様な非結合および結合共鳴（含 シンクロベータトロン共鳴）の存在を確認することに成功した。観測データは電極の設置誤差を考慮した単粒子シミュレーションの結果と非常に良く一致する。閉じ込め時間を実際の線形加速器長に相当する程度（高々数百マイクロ秒）まで短縮すると、高次共鳴線はほとんど見えなくなった。このことから、設計段階で予定した通り、S-POD IV号機のイオン閉じ込め場の線形性が高いレベルで実現されていると結論できる。自己無撞着な多粒子シミュレーションに基づいた空間電荷駆動共鳴の発生条件に関する研究も現在進行中である、
欧州合同原子核研究機構の陽子シンクロトロン（通称PS）を念頭に置いた共鳴探索実験を継続した。実験にはS-POD II号機を使用した。昨年度の研究で得た粒子損失データの再現性を確認すると共に、ビーム密度が大きく上がった場合に何が起こるかを調べた。その結果、非結合共鳴による不安定性がとくに深刻化することを確認した。粒子損失の発生位置から（比較的低密度で観測された8次インコヒーレント共鳴ではなく）4次コヒーレント振動モードが不安定化した可能性が強く示唆されている。動作点の設定範囲を高チューン側へ大きく拡大して低次共鳴によるビーム不安定性の有無も調べ、理論から予想される位置で3次および4次共鳴が原因とみられる粒子損失を観測した。後者には2次コヒーレント共鳴の効果が重畳している可能性が高く、更なる検討が必要である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
