異常磁気能率精密測定のためのミューオン加速実証研究

• 研究課題/領域番号: 16H03987
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 近藤 恭弘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 副主任研究員 (40354740)
• 研究分担者: 大谷 将士 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, 助教 (90636416)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2016年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: RFQ / 超低速ミューオン / ミューオン異常磁気モーメント / リニアック / 負ミューオニウム生成 / 高周波加速 / MCP / 低エミッタンスミューオンビーム / ミューオン加速 / ミューオンg-2 / ミューオン加速器 / 高周波加速器

研究成果の概要

本研究では、ミューオン異常磁気モーメント（ミューオンg-2）及び電気双極子モーメント精密測定実験のためのミューオンリニアックのうち、最も重要な初段加速器である高周波四重極加速空洞（RFQ）によるミューオン加速を実証した。この成果は、世界初のRF加速器によるミューオン加速である。また、高い時間分解能をもつマイクロチャンネルプレートによる加速されたミューオンの時間構造の測定に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果のミューオン加速の実証は、低エミッタンスミューオンビーム実現への第一歩であり、この開発をさらに進めていくことでミューオン異常磁気モーメントの精密測定を実現し、標準理論を超えた新たな物理の探索を通して素粒子物理学にブレークスルーをもたらすことが期待される。また、本研究の成果は、電子以外のフレーバーのレプトンが高周波加速される世界初の事例であり、本研究は、軽い陽子からウランのような重い元素、不安定核や反陽子にまで応用範囲を広げてきたRFQの歴史に、ミューオン加速という新たな１項を加えるという大きなインパクトを与えた。

研究成果

• [雑誌論文] A New Approach for Measuring the Muon Anomalous Magnetic Moment and Electric Dipole Moment (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, W. da Silva, S. Eidelman, M. Finger, Y. Fukao, T. Fukuyama, T. Iijima, H. Iinuma, K. Ishida, N. Kawamura, R. Kitamura, Y. Kondo, T. Mibe, Y. Miyake, M. Otani, N. Saito, O. Sasaki, K. Shimomura, Y. Sue, J. Tojo, T. Yoshioka et al.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Re-Acceleration of Ultra Cold Muon in J-PARC Muon Facility (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, Y. Fukao, K. Futatsukawa, N. Kawamura, R. Kitamura, T. Mibe, Y. Miyake, M. Otani, K. Shimomura, Y. Sue, T. Yamazaki, T. Iijima, Bae, H. Choi, S. Choi, B Kim, H.S. Ko, K. Hasegawa, Y. Kondo, T. Morishita, H. Iinuma, Y. Nakazawa, K. Ishida, R. Kitamura, S. Li, G.P. Razuvaev, N. Saito and E. Won
  • 雑誌名: Proceedings of IPAC2018, Vancouver, BC, Canada Japan, TUPAL076. 巻: IPAC2018 ページ: 5041-5046
  • DOI: 10.18429/JACOW-IPAC2018-FRXGBF1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Muon Profile Measurement After Acceleration With a Radio-Frequency Quadrupole linac (2018)
  • 著者名/発表者名: Otani M.、Sue Y.、Fukao Y.、Futatsukawa K.、Kawamura N.、Mibe T.、Miyake Y.、Shimomura K.、Yamazaki T.、Iijima T.、Bae、Choi H.、Choi S.、Kim B、Ko H.S.、Hasegawa K.、Kondo Y.、Morishita T.、Iinuma H.、Nakazawa Y.、Ishida K.、Kitamura R.、Li S.、Razuvaev G.P.、Saito N.、Won E.
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 1067 ページ: 052012-052012
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1067/5/052012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Commissioning of the Diagnostic Beam Line for the Muon RF Acceleration with H－ Ion Beam Derived from the Ultraviolet Light (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa, H. Iinuma, N. Kawamura, T. Mibe, M. Otani, T. Yamazaki, R. Kitamura, Y. Kondo, N. Saito, Y. Sue
  • 雑誌名: Proceedings of IPAC2018, Vancouver, BC, Canada Japan, TUPAL076. 巻: IPAC2018 ページ: 997-1000
  • DOI: 10.18429/JACOW-IPAC2018-TUPAK016
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Result of the First Muon Acceleration with Radio Frequency Quadrupole (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitamura R.、Otani M.、Sue Y.、Fukao Y.、Futatsukawa K.、Kawamura N.、Mibe T.、Miyake Y.、Shimomura K.、Yamazaki T.、Iijima T.、Bae、Choi H.、Choi S.、Kim B、Ko H.S.、Hasegawa K.、Kondo Y.、Morishita T.、Iinuma H.、Nakazawa Y.、Ishida K.、Li S.、Razuvaev G.P.、Saito N.、Won E.
  • 雑誌名: Proceedings of IPAC2018, Vancouver, BC, Canada Japan, TUPAL076. 巻: IPAC2018 ページ: 1190-1193
  • DOI: 10.18429/JACOW-IPAC2018-TUPAL076
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 負ミューオニウムを用いたミューオンRF加速実証試験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北村遼、大谷将士、深尾 祥紀、二ツ川 健太、河村 成肇、三部 勉、三宅 康博、 山崎 高幸、近藤 恭弘、長谷川 和男、森下 卓俊、Bae Sunghan、Choi Seonho、 Kim Bongho、Razuvaev Gosha、飯沼 裕美、中沢 雄河、石田 勝彦、齊藤 直人、 飯島 徹、須江 祐貴
  • 雑誌名: Proceedings of the 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan 巻: - ページ: 239-243
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 紫外光由来H－イオンビームを用いたミューオンRF加速試験用診断ビームラインの試運転 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中沢雄河、飯沼裕美、大谷将士、河村成肇、北村遼、 近藤恭弘、齊藤直人、須江祐貴、三部勉、山崎高幸
  • 雑誌名: Proceedings of the 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan 巻: - ページ: 1047-1050
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] J-PARC E34 muon g－2/EDM実験: 低レートミューオンバンチ縦方向構造測定装置の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 須江祐貴、大谷将士、北村遼、近藤恭弘、中沢雄河、飯嶋徹、 飯沼裕美、河村成肇、齊藤直人、三部勉、山崎高幸、居波賢二
  • 雑誌名: Proceedings of the 15th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan 巻: - ページ: 1051-1054
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] MUON ACCELERATION TEST WITH THE RFQ TOWARDS THE DEVELOPMENT OF THE MUON LINAC (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Kitamura, S. Li, M. Otani, Y. Fukao, K. Futatsukawa, N. Kawamura, T. Mibe, Y. Miyake, T. Yamazaki, Y. Kondo, K. Hasegawa, T. Morishita, S. Bae, B. Kim, T. Iijima, Y. Sue, H. Iinuma, Y. Nakazawa, K. Ishida, G. Razuvaev
  • 雑誌名: Proceedings of 29th Lenear Accelerator Conference 巻: - ページ: 342-344
  • DOI: 10.18429/JACOW-LINAC2018-TUPO010
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 線形加速器によるミューオン加速 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士、近藤恭弘
  • 雑誌名: 日本加速器学会誌 巻: 15 ページ: 60-68
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] ミュオンg-2/EDMの精密測定を実現するミュオン高周波加速 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士、近藤恭弘、三部勉
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 73 ページ: 564-568
  • NAID: 130007610821
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] First muon acceleration (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Bae, H. Choi, S. Choi, Y. Fukao, K. Futatsukawa, K. Hasegawa, T. Iijima, H. Iinuma, K. Ishida, N. Kawamura, B. Kim, R. Kitamura, H. S. Ko, Y. Kondo, S. Li, T. Mibe, Y. Miyake, T. Morishita, Y. Nakazawa, M. Otani, G. P. Razuvaev, N. Saito, K. Shimomura, Y. Sue, E. Won, T. Yamazaki
  • 雑誌名: Physical Reveiw Accelerator and Beams 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Beam dynamics design of the muon linac high-beta section (2017)
  • 著者名/発表者名: Kondo Y、Hasegawa K、Otani M、Mibe T、Yoshida M、Kitamura R
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 874 ページ: 012054-012054
  • DOI: 10.1088/1742-6596/874/1/012054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First trial of the muon acceleration for J-PARC muon g-2/EDM experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitamura R、Otani M、Fukao Y、Kawamura N、Mibe T、Miyake Y、Shimomura K、Kondo Y、Hasegawa K、Bae S、Kim B、Razuvaev G、Iinuma H、Ishida K、Saito N
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 874 ページ: 012055-012055
  • DOI: 10.1088/1742-6596/874/1/012055
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] J-PARCにおけるミューオンg-2/EDM精密測定実験用ミューオンリニアックの高ベータセクション (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤恭弘、長谷川和男、大谷将士、三部勉、吉田光宏、北村遼
  • 雑誌名: 第14回日本加速器学会プロシーディングス 巻: -
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] J-PARCでのRFQによるミューオン加速に向けた準備状況と展望 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北村 遼，大谷 将士，近藤 恭弘，Bae Sunghan，Choi Seonho，深尾 祥紀，二ツ川 健太，長谷川 和男，飯沼 裕美，石田 勝彦，河村 成肇，Kim Bongho，三部 勉，三宅 康博，森下 卓俊，Razuvaev Gosha，齊藤 直人，下村 浩一郎，Strasser Patrick
  • 雑誌名: 第14回日本加速器学会プロシーディングス 巻: -
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of RFQs at J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, T. Morishita, K. Hasegawa
  • 雑誌名: Proceedings of the international symposium of quantum beam science at Ibaraki University 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a muon linac for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Otani
  • 雑誌名: Proceedings of the international symposium of quantum beam science at Ibaraki University 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Muon acceleration using an RFQ (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo, K. Hasegawa, M. Otani, T. Mibe, Y. Fukao, N. Kawamura, Y. Miyake, K. Shimomura, R. Kitamura, K. Ishida, N. Saito
  • 雑誌名: Proceedings of LINAC2016 巻: - ページ: 945-948
  • DOI: 10.18429/JACoW-LINAC2016-THPLR062
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] J-PARCにおけるミューオンg-2/EDM精密測定実験のためのミューオンリニアック (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤恭弘、長谷川和男、伊藤崇、Artikova Sayyora、大谷将士、三部勉、内藤富士雄、吉田光宏、北村遼、岩下芳久、岩田佳之、林崎規託、齊藤直人
  • 雑誌名: 第13回加速器学会年会プロシーディングス 巻: - ページ: 66-69
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of muon linac for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Otani, F. Naito, T. Mibe, M. Yoshida, K. Hasegawa, T. Ito, Y. Kondo, N. Hayashizaki, Y. Iwashita, Y. Iwata, R. Kitamura, N. saito
  • 雑誌名: Proceedings of IPAC2016 巻: - ページ: 1543-1546
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ミューオンg-2実験のためのRFQを用いたミューオン初期加速の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村遼、大谷将士、深尾祥紀、河村成肇、三部勉、三宅康博、下村浩一郎、近藤恭弘、長谷川和男、石田勝彦、Kim MongHo、半澤光平、齊藤直人
  • 雑誌名: 第13回加速器学会年会プロシーディングス 巻: - ページ: 476-479
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inter-digital H-mode drift-tube linac design with alternative phase ficusing for muon linac (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Otani, T. Mibe, M. Yoshida, K. Hasegawa, Y. Kondo, N. Hayashizaki, Y. Iwashita, Y. Iwata, R. Kitamura, N. Saito
  • 雑誌名: 第13回加速器学会年会プロシーディングス 巻: - ページ: 858-862
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a muon linac for the g-2/EDM experiment at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Otani, N. Kawamura, T. Mibe, F. Naito, M. Yoshida, K. Hasegawa, T. Ito, Y. Kondo, N. Hayashizaki, Y. Iwashita, Y. Iwata, R. Kitamura, N. saito
  • 雑誌名: Proceedings of LINAC2016 巻: - ページ: 990-994
  • DOI: 10.18429/JACoW-LINAC2016-FR1A05
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] A bunch structure measurement of muons accelerated by RFQ using a longitudinal beam-profile monitor with high time-resolution (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Sue, T. Iijima, M. Otani, N. Kawamura, R. Kitamura, Y. Kondo, N. Naito, Y. Nakazawa, K. Hasegawa, K. Futatsukawa, T. Mibe, T. Morishita, H. Yasuda, T. Yamazaki, K. Inami, M. Yotsuzuka
  • 学会等名: The 4th KMI International Symposium (KMI2019)
  • 国際学会
• [学会発表] 高時間分解能縦方向ビームプロファイルモニターを用いたRFQによる加速ミューオンのバンチ構造測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 須江祐貴, 飯嶋徹, 飯沼裕美, 石田勝彦, 居波賢二, 牛澤昂大, 大谷将士, 河村成肇, 北村遼, 近藤恭弘, 斎藤直人, 下村;浩一郎, 鈴木一仁, 竹内佑甫, 中沢雄河, 長谷川和男, 二ツ川健太, 三宅康博, 三部勉, 森下卓俊, 安田浩昌, 山崎高幸, 四塚麻衣
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] J-PARC E34 実験ミューオン線型加速器における高時間分解能縦方向ビームモニターの性 能評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 四塚麻衣、飯嶋徹、飯沼裕美、居波賢二、大谷将士、河村成肇、 北村遼、近藤恭弘、齊藤直人、下村浩一郎、須江祐貴、中沢雄河、 長谷川和男、二ツ川健太、三部勉、三宅康博、森下卓俊、安田浩昌、 山崎高幸
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] First Muon RF Acceleration for the Muon g-2 Experiment at J-PARC (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Otani, H. Iinuma, K. Ishida, K. Futatsukawa, K. Shimomura, Y. Kondo, N. Saito, N. Kawamura, R. Kitamura, T. Morishita, T. Yamazaki, T. Iijima, T. Mibe, Y. Miyake, Y. Fukao, Y. Sue, Y. Nakazawa et al.
  • 学会等名: XXXIX International Conference on High Energy Physics (ICHEP2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Re-acceleration of Ultra Cold Muon in J-PARC muon facility (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Kondo
  • 学会等名: 9th International Particle Accelerator Conference (IPAC18)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 遂に実現したミューオン RF 加速の展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 日本物理学会会第 73 回年次大会
• [学会発表] RFQによる世界初のミューオン加速の実現 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 第4回IFMIF研究会
• [学会発表] RFQ を用いたミューオン加速の準備状況 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 日本物理学会 2017 年秋季大会
• [学会発表] Muon linac for g-2/EDM experiment at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kondo
  • 学会等名: Muon acceleration workshop
  • 発表場所: J-PARCセンター（茨城県東海村）
  • 年月日: 2016-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Muon linac design for the J-PARC muon g-2/EDM experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 超低速ミュオンが拓く科学シンポジウム
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター（茨城県東海村）
  • 年月日: 2016-08-30
• [学会発表] J-PARC g-2/EDM実験に向けたRFQを用いた超低速ミュオンの加速 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤恭弘
  • 学会等名: 超低速ミュオンが拓く科学シンポジウム
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター（茨城県東海村）
  • 年月日: 2016-08-27