2021 Fiscal Year Annual Research Report
Electron-proton scattering using the lowest-ever energy beam for precise determination of proton charge radius.
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20H05635
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
須田 利美 東北大学, 電子光理学研究センター, 教授 (30202138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 幸重 宮崎大学, 工学部, 准教授 (50452743)
本多 佑記 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (70807685)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 電子弾性散乱 / 極低運動量移行 / 陽子電荷半径 / ローゼンブルース分離 / 断面積絶対値測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本科研費2年目に当たる2021年度は、東北大学電子光理学研究センターに前回の科研費(基盤研究S)で建設した低エネルギー電子輸送系並びに散乱電子スペクトロメータに加え、研究当初から予定していた精密な陽子半径測定に不可欠な2台目のスペクトロメータを建設し、散乱角30-150度を覆うことができる回転台を含め実験室に設置した。
1台目スペクトロメータ同様に焦点面検出器にはストリップ半導体検出器を設置し、加速器からの電子ビームを利用したバックグランド測定等を開始した。一方、焦点面での高い位置並びに角度分可能での散乱電子軌跡測定を目指して米国ハンプトン大の M. Kohl 教授らのグループと物質厚の薄い GEM 検出器開発を進めたが、世界的な新型コロナウイルス感染症拡大に伴う人々の往来の実質的な遮断により、2021年度に予定していた米国研究者との共同研究実施が不可能になった。加えて、同感染症拡大の影響による世界的レベルでの半導体供給不足により、信号処理に必要な半導体入手が不可となり検出器開発が完全に止まってしまった。
これら予期せぬ事態により2021年度中に予定した研究計画は、次年度、一部研究については更に次々年度まで延期せざるを得なくなったが、建設した2台スペクトロメータ (twin spectrometer) で前例のない極低運動量移行領域での電子・陽子弾性散乱断面積を目標である 10^-3 精度で測定する世界唯一の測定装置が整った。加えて、電子ビーム起源の大量のガンマ線や中性子などのバックグランドを押さえ込むに必要な強固な放射線シールドを建設、本格的な測定開始の準備を整えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「研究実績の概要」で述べたように世界的な新型コロナウイルス感染症拡大のため、2021年度の国際共同研究を含む研究活動や装置検出器に必要な半導体供給が全面的にストップし、研究推進に深刻な影響があった。それでも、感染拡大に最新の注意を払いながら、研究現場では陽子半径測定に向け、新たに検出した電子ビーム輸送系の総合テストや散乱電子スペクトロメータを含む実験装置建設や検出器系のテストなどの進めた。スペクトロメータ設置後には、加速器からの電子ビームを利用したバックグランド測定を含むテスト測定を開始した。また、陽子半径に要求されるバックグランドレベル達成のために必要な放射線シールドの検討、建設、設置まで実施することができた。新型コロナウイルス感染症拡大により時間はかかったが当初の研究目標は達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
世界的な新型コロナウイルス感染症拡大が原因で、2021年度の研究は科研費の「繰越」、そして世界的な半導体供給不足継続による「事故繰越」で対応した。
今後は精密な散乱データ収集を完了させ、データ解析を進め、研究結果を論文として発表する予定である。本測定は日本の我々のみが実施できる研究のため、本研究の動向については世界的な関心が非常に高い。そのため、研究結果の見通しが立った段階で、仙台で国際会議を開催したいと考えている。
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