Development of a new method of mass analysis by the FFAG accelerator and its application to the investigation of the astrophysical nuclear reaction 12C+alpha

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26400294
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 池田 伸夫 九州大学, 工学研究院, 教授 (70193208)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 粒子測定技術 / FFAG加速器 / 天体核反応 / 不安定核分離収集 / チューン制御

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、九州大学FFAG加速器を用いたインビームFFAG加速による核反応生成核種の質量分離法を開発し、特定粒子を高効率・高純度で分析収集する新たな技術を確立することを目標とする。本手法は加速器としては桁外れに大きなアクセプタンスを有するFFAG加速器をもって初めて可能となる技術である。またFFAG加速器は理想的には零色収差を実現しており、これも広がった核反応生成核のインビーム高効率収集加速を可能としている大きな要素である。しかし現実の加速器は理想的磁場からずれた磁場分布を有するため、共鳴現象により加速途中でビームが損失する恐れが強い。共鳴の影響は大エミッタンスである不安定核ビームにおいて特に深刻な問題となるので、これに対処することが本研究の最大の課題であった。
本研究では、磁場補正用の追加磁極を設計・製作し12台の電磁石セルすべてに取り付け、目論見通りの垂直方向のチューン制御をビーム実験により確認した。さらに水平方向のチューン制御に向け、磁場補正コイルのプロトタイプの設計・製作を行い、所期の性能を有していることを確認した。これにより、電磁石全12セル分の磁場補正コイルを作成・実装することにより、広いアクセプタンスでの不安定核ビーム高効率加速が実現できる見通しを得た。
九州大学加速器・ビーム応用科学センターにおいては、本研究費をもって16N生成用標的箱を設置する等、不安定16Nビームの加速試験を行う準備が整っており、今後12セル分の磁場補正コイルの製作・実装ができ次第、本手法の有用性の実証及び天体核反応12C(α,γ)16OのE1遷移強度の最終確定のため、本手法を1６Nのベータ遅延アルファ連続スペクトル測定に適用したいと考えている。

Research Products

• [Presentation] 九州大学加速器・ビーム応用科学センターの現状報告2016 (2016)
  • Author(s): 米村祐次郎, 有馬秀彦, 池田伸夫, 石橋健二, 魚住裕介, 執行信寛, 野呂哲夫, 森田浩介, 寺西高, 若狭智嗣, 藤田 訓裕, 坂口聡志, 岩村龍典, 中山久義, 高木昭, 森義治
  • Organizer: 第13回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ 国際会議場
  • Year and Date: 2016-08-08 – 2016-08-10