2022 Fiscal Year Final Research Report

Establishment of precise control of 3-D spiral beam injection scheme for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC

Research Project

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Project/Area Number	19H00673
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research Institution	Ibaraki University
Principal Investigator	Iinuma Hiromi 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (60446515)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	古川和朗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, シニアフェロー (00190132) 大澤哲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 (00150011) 染谷宏彦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, シニアフェロー (10518830) 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, 主任研究員 (40354740) 佐々木憲一大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (70322831) 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, 加速器研究施設, 助教 (90636416) 山口博史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, 研究員 (40717914)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ミュオンスピン / 異常磁気双極子 / 電気双極子 / 3次元螺旋入射 / 荷電粒子ビーム可視化
Outline of Final Research Achievements	Ultraprecise measurements of the muon's anomalous magnetic dipole may reveal the flaws in the standard model, which forms the basis of particle physics. New experiments at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) is now in under preparation to tackle the new physics beyond the standard model which has been discussed for more than 20 years. In order to accumulate high-quality muon beams in a small, ultra-precise magnetic field with a diameter of 70 cm, which applies medical MRI technology, we have established a beam injection method that is unprecedented in the world, and are conducting preliminary experiments. This is a big mile stone to control of charged particles, which requires accurately consistent with the equation of motion based on electromagnetism in the actual device.
Free Research Field	素粒子実験、量子線加速器
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は医療用MRI磁場発生装置の技術を応用した電磁石内部での荷電粒子運動の精密制御であり、医療用粒子線加速器のビーム制御にも応用可能な技術である。荷電粒子ビームにとっては有効磁場であっても、そのほかにとって”磁場的に透明”な電磁石の開発は、強磁場中でのビーム制御装置にかかる電磁力をほぼゼロにすることができるため、装置の軽量化にも役立つ。また、待機電力がピーク電力の0.1%以下を実現する大電力かつ低ノイズ磁場パルス発生装置の運用にも本研究では取り組んでおり、大電力・省エネ装置に共通する電力源としても、広い技術分野へ還元できる。