2022 Fiscal Year Research-status Report
Challenge of next-generation elementary particle and nuclear experiment enabled by brand new hard-and-soft graphite
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22K18719
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
西口 創 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, 准教授 (10534810)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / 放射線検出器 / ナノファイバー / グラファイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大強度加速器を用いた高統計・高精度実験が、エネルギーフロンティア実験と相補的な成果を上げている。ところが、比較的低いエネルギーでの素粒子反応を扱う実験では、入射粒子が検出器の構成物質でクーロン多重散乱してしまう影響により、粒子の検出精度が制限されるという問題がある。これを回避する強力な手段が、検出器の軽量化である。そこで最新のナノファイバー技術によりポリイミドを不織布状に加工し、これを焼成することで新材料「不織グラファイト」を生み出すことに成功した。本研究では、この不織グラファイトを、ビーム標的や放射線検出器の電極などへ応用することで、次世代素粒子実験に向けた全く新しいアプローチを切り拓くことに挑戦する。R4年度は、不織グラファイトの製作条件の最適化、及び作り出した不織グラファイトを用いて各種標的や検出器電極等の試作を進める計画であったが、準備研究（基盤研究B・代表/信州大/渡邊圭）で試作した各種不織グラファイト材料が転用出来たため、R4年度中の追加焼成は実施せずに、手持ちのサンプルを用いて各種基礎特性試験を実施した。その結果、次期焼成試験の際に最適化すべきパラメータ等に関して、新たな知見が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
準備研究で製作した各種不職グラファイト材料が転用出来たため、R4年度に計画していた焼成試験等を行うことなく、材料に関する基礎特性試験を想定より早い段階で進めることが出来た。そこで、R4年度に予定していた焼成試験に係る経費はR5年度に持ち越し、R4年度に実施した基礎特性試験の結果をフィードバックすることで、より効率的に焼成条件の最適化を進めることが出来る見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
R5年度には、R4年度の試験結果に基づき、各種焼成パラメータを最適化した上で、新たな不職グラファイトサンプルを製作する。その際、焼成前の不職ポリイミドにおける各種特性（特に電気伝導度とナノファイバーの稠密度）が、焼成後にどう変化するか計測し、これらを体系的に理解し、焼成後サンプルの組成の制御を確立することを目指す。また、それらの不職グラファイトサンプルを用いてパイオン生成標的、およびミュオニウム生成標的、検出器高電圧印加部の電極等の試作を行う。R6年度には、いよいよそれら試作へ対するビーム照射試験へと進める。
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| Causes of Carryover |
準備研究で製作した各種不織グラファイト材料が転用出来たため、R4年度に計画していた焼成試験等を行うことなく、材料に関する基礎特性試験を想定より早い段階で進めることが出来た。そこで、R4年度に予定していた焼成試験に係る経費はR5年度に持ち越し、R4年度に実施した基礎特性試験の結果をフィードバックすることで、より効率的に焼成条件の最適化を進めることが出来る見込みである。特に、R4年度に実施する予定であった焼成試験の経費に関しては、それを持ち越すことで、R5年度の焼成試験をより詳細なパラメータ設定で多くの回数の焼成試験が可能になるため、焼成後の不織フラファイトの特性をより高精度で制御出来ることが見込まれる。
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