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超冷中性子源の性能向上のための超冷中性子発生容器の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K14307
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

川崎 真介  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, 助教 (20712235)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード中性子基礎物理 / 対称性 / 超冷中性子 / 真空 / 素粒子実験 / 原子・分子物理
研究成果の概要

超冷中性子(UCN: Ultra-Cold Neutron)とは100 neV程度しか運動エネルギーを持たない中性子を指し、物質容器内に閉じ込めておくことが可能となる。しかし、UCNはその容器中である寿命を持って減少する。UCNは容器表面に存在する水素原子による中性子吸収反応によって減少する。そこで、本研究では容器表面を真空ベーキングすることによって水素成分を除去し、UCN保持寿命を向上させた。100℃でのベーキングを行うことにより、ベーキングなしに比べて12%UCNの減少率を低下させることに成功した。また、それ以上の温度でのベーキングではUCNの減少率が変化しないことも分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

UCNは物質容器の閉じ込めておくことが可能で、このためUCNは外場との相互作用時間を長くとることが出来る。この性質を利用しUCNは中性子電気双極子モーメント(nEDM)の探索、中性子寿命測定、重力の検証実験等様々な基礎物理実験に用いられる。多くの実験で、感度が統計精度で制限されており、高強度のUCN源の建設が望まれている。本研究で得られた成果を用いることによって、UCN源の性能を向上することが可能となる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cryogenic design for a high intensity ultracold neutron source at TRIUMF2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kawasaki and T. Okamura for the TUCAN collaboration
    • 雑誌名

      EPJ Web Conf.

      巻: 219 ページ: 10001-10001

    • DOI

      10.1051/epjconf/201921910001

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Neutron Electric Dipole Moment Search by the TUCAN2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Kawasaki
    • 学会等名
      RCNP Workshop on Fundamental Physics using Neutrons and Atoms
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neutron Electric Dipole Moment Search by the TUCAN collaboration2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Kawasaki
    • 学会等名
      5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TUCAN実験による中性子電気双極子モーメント探索2018

    • 著者名/発表者名
      川崎真介
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] TUCAN実験による中性子電気双極子モーメント探索2018

    • 著者名/発表者名
      川崎真介
    • 学会等名
      パルス中性子を用いた中性子基礎物理研究研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a High Intensity Ultracold Neutron Source at TRIUMF2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Kawasaki
    • 学会等名
      PPNS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] neutron electric dipole search at TRIUMF2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Kawasaki
    • 学会等名
      FPUA2018, Nagoya (Japan)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spallation Ultra-Cold Neutron Source for EDM experiment at TRIUMF2017

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Kawasaki
    • 学会等名
      RCNP Workshop on Fundamental Physics using Neutrons and Atoms, Osaka (Japan)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development a High Intensity Ultra-Cold Neutron Source using Superfluid Helium at TRIUMF2017

    • 著者名/発表者名
      川崎真介
    • 学会等名
      nEDM2018, British Colombia (Canada)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超冷中性子を用いた中性子電気双極子モーメント探索実験2017

    • 著者名/発表者名
      川崎真介
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会、宇都宮大学(栃木・宇都宮)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 超冷中性子を用いた時間反転不変性の検証

    • URL

      http://fnp.kek.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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