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

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01934
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: KURIKI MASAO 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 教授 (80321537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早野 仁司 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 (00173055) ; 山本 康史 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, 准教授 (20415045) ; LIPTAK ZACHARY・JOHN 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 助教 (80880046) ; 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) ; 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) ; 坂上 和之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 主幹研究員 (80546333)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リニアコライダー / 位相空間制御 / エミッタンス

Outline of Final Research Achievements

We theoretically and experimentally studied the generation of high-aspect-ratio, ultra-low-emittance beams required for a linear collider by optimizing the six-dimensional phase space through phase space rotation. Simulations showed that the direct generation of colliding beams required for the international linear collider project is feasible, and a demonstration experiment was performed using the STF accelerator at KEK, but the asymmetric emittance ratio of about 100 was not confirmed experimentally. We confirmed that this was due to a large distortion of the beam profile.

Free Research Field

加速器物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

RFBTおよびTLEXという二つのビームの位相空間制御技術について、応用例としてリニアコライダーで必要となるビームの直接生成について検討し、それが可能であるとの見通しを得た。一方で、実験的には生成ビームのプロファイルが大きく歪んでおり、非線形空間電荷効果によりエミッタンスが大幅に増大し、大きなエミッタンス比の確認には至らなかった。しかしビームの位相空間の制御が可能であるとの原理的な実証には実証には充分である。ビームの位相空間の用途による最適化は、多くの既存加速器の実質的な性能向上につながり、それが原理的に実証された意義は小さくない。