2014 Fiscal Year Annual Research Report
世界最高密度の超冷中性子貯蔵による次世代超対称性理論研究へ向けた基盤研究
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26247035
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山下 了 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 准教授 (60272465)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩下 芳久 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00144387)
北口 雅暁 名古屋大学, 現象解析研究センター, 准教授 (90397571)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 素粒子実験 / 量子ビーム / 宇宙物理 / 材料加工・処理 / 精密研磨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、 (1)極低エネルギー中性子(UCN)の輸送・貯蔵用の界面技術の確立 (2)加速器に同期する磁場を用いた中性子収束方式の確立を目的としている。 (1)に関しては、UCNガイド管の大型化に向けて大量作成可能な中性子ミラーの成膜方法の検討を行った。 ダイヤモンドライクカーボン、ニッケルめっきやニッケルモリブデン合金などの中性子反射特性をJ-PARCの中性子反射率計を用いて評価した。特にダイヤモンド構造が多いテトラヘドラルアモルファスカーボンをフィルタードアークイオンプレーティング法によって成膜したミラーは、中性子に対する光学ポテンシャルが260neVに達し、世界最高レベルの性能を得た。重水素化ダイヤモンドライクカーボンは重水素が水素に置換することによる経年劣化は見られないことを確認した。成膜試料におけるUCN時の減衰を測定するため、UCNを蓄積し多数回反射させる容器を設計、作成し、J-PARC/BL05ビームラインのUCN発生装置「ドップラーシフター」に設置した。表面で起こっている物理現象を理解するため、原子間力顕微鏡や干渉計を用いて反射膜の表面粗さ測定を行い、中性子非鏡面反射の量との相関からDWBAモデルを用いた非鏡面散乱モデルの検証を進めている。
(2)に関して 今年度はRebuncherの高度化をさらに推し進めた。 軽量コンデンサの採用により、35MHzから8MHzまで0.2秒間で掃引させる理想曲線に、5ミリ秒の範囲で一致させて動作させることができるようになった。 ドップラーシフターの性能評価を行った。 ドップラーシフターは冷中性子を回転鏡による反射によってUCNに減速させる装置である。 実際に測定した回転鏡の反射性能を用いてUCN発生をシミュレートできるようになった。 これはUCN蓄積実験やRebuncher実験の入力情報として重要である。
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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
ドップラーシフターからのUCNを見積もれるようになり、蓄積実験やミラーのUCN反射実験を行うための装置を実際に設置した。すでに測定に向けてコミッショニングを進めている。中性子反射のための材料に関する研究は予定を超えて進展している。
一方、J-PARC加速器の運転スケジュールの遅延とともに、Rebuncherを用いた集束実験はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の大きな変更はない。
１）今後は実際にUCN蓄積実験、反射特性評価を進める。各種基板やコーティングの中性子反射特性を系統的に評価し、最適なものを選定・製作する基準を確立する。
２）改良したRebuncherによる中性子集束実験を行う。
これら超冷中性子制御デバイスの詳細な数値モデルを開発し、将来の次世代実験の設計開発の基盤を構築する。
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