2014 Fiscal Year Annual Research Report
実験室加速器物理の創成～非中性プラズマ制御技術に基づく先進粒子加速器の設計研究
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24340053
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡本 宏己 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40211809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大見 和史 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, 教授 (10194292)
檜垣 浩之 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (10334046)
伊藤 清一 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (70335719)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 加速器 / 荷電粒子ビーム / 非中性プラズマ / 空間電荷効果 / イオントラップ / ソレノイドトラップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加速器が生み出す荷電粒子ビームは基礎科学から産業・放射線医療まで多種多様な分野で活用されており，現代社会に不可欠な先進的道具となっている。このためビーム性能の更なる向上が各方面で強く求められている。本研究は，質の高い次世代ビームにおいて顕在化し，その安定性に深刻な影響を与える複雑な非線形多体現象（とりわけ、クーロン自己場に起因する“空間電荷効果”）の解明を目的とする。この目的のため，小型の非中性プラズマトラップを応用し，大規模かつ高価な加速器に依拠することなく，実験室レベルでビームダイナミクスの基礎研究を幅広く展開する。
“ペニング・マルンバーグ型トラップ”中の純電子プラズマを用いた、ビームハロー形成過程に関する実験的研究を継続した。入射電子ビームのエネルギー、入射時間、軸方向閉じ込めポテンシャルの形状等を調整しながら、系統的に実験データを取得し解析した。その結果、ハロー成長時に特定の集団振動モードが励起されていることを確認した。軸方向自由度の電子エネルギー分布測定や多粒子シミュレーション計算も並行して実施し、この不安定性を説明する基本的な物理モデルを現在構築中である。ここまでのところ、初期の電子分布が或る種の準平衡状態へ向けて熱的に緩和する過程で生じる集団振動がハロー成長の原因になっている可能性が示唆されているが、さらなる詳細な検討を要する。
“線形ポールトラップ”によるビーム不安定化現象の実験も予定通り進めた。共鳴横断現象の実験はラザフォード・アップルトン研究所（英国）のメンバーと共同で実施し、理論的な予想と良く一致する結果を得た。また、昨年度考察したダブレットに加え、トリプレットおよびFFDD型のラティス構造に対する共鳴不安定領域探索実験を行った。いずれの場合も理論解析や多粒子シミュレーションとほぼ矛盾しないデータが得られている。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Book] ICFA Beam Dynamics Newsletter Vol.65（Theory and Simulation on Beam Crystallization）2014
Author(s)
M. Bussmann, A. V. Fedotov, L. J. Mao, Y. Derbenev, Y. Zhang, P. Snopok, Y. Alexahin, D. Stratakis, K. Yonehara, V. V. Parkhomchuk, I. Pinayev, V. N. Litvinenko, D. Ratner, V. Lebedev, D. L. Bruhwiler, A. Sidorin, A. Smirnov, I. Meshkov, H. Okamoto
Total Pages
155 (pp.141 - 147)
Publisher
ICFA
