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精密物理実験のための超高均一磁場調整手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H01239
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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

佐々木 憲一  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 教授 (70322831)

研究分担者 山口 博史  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, 研究員 (40717914)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード超伝導磁石 / 精密磁場調整 / 磁場測定 / 磁性流体 / 磁性パテ / 精密磁場測定 / 核磁気共鳴 / 磁場調整 / NMR
研究成果の概要

J-PARCで進められているミュオンを対象とした素粒子実験では、0.2 ppm p-pという非常に高い磁場均一度を持つ空間が要求されており、そのための磁場調整手法及び、超高精度な磁場分布測定装置の基礎開発を行った。磁場測定装置について、センサー直近に配置される電気回路の素子および設計見直しを行い小型化に成功した。また、複数chを並列配置するための条件を検討した。磁場調整手法について、従来用いられる小鉄片では大きすぎる飽和磁化により微調整には向かないため、体積飽和磁化が小さい磁性流体や磁性パテを用いる手法を検討した。磁性パテを用いた磁場調整試験を行い、0.17ppm p-pの均一度を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

最近の素粒子物理学分野においては、ミュオン及び陽電子の磁気能率測定や、ミュオニウムにおける超微細構造測定など、物理量を精密に測定する実験が計画・遂行されており、それらの実験には数十cm角程度の大きな空間で非常に均一度の高い磁場が要求されている。本研究成果において、大空間において0.2ppm p-p以下の磁場均一度を達成するための有効な方式を示し、その達成に必要不可欠な測定装置に関する核心的な技術を開発した。この成果は、精密な物理量の決定に対する一助となり、ひいては物理学の発展に貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 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 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Argonne National Laboratory/The University of Massachusetts Amherst(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Argonne National Laboratory/The University of Massachusetts Amherst(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a CW-NMR Probe for Precise Measurement of Absolute Magnetic Field2019

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Hiroshi、Sasaki Ken-ichi、Tanaka Toya、Abe Mitsushi、Flay David、Kawall David、Mibe Tsutomu、Seo Shun、Shimomura Koichiro、Ueno Yasuhiro、Winter Peter
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 29 号: 5 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tasc.2019.2895360

    • 関連する報告書
      2018 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] 飽和磁化の小さい物質を用いたミューオン捕捉用超伝導磁石の精密磁場調整2021

    • 著者名/発表者名
      杉田 萌
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高磁場下におけるMuSEUM 実験に用いる磁場空間分布測定器の開発2021

    • 著者名/発表者名
      清水 光太郎
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 全身MRI用磁石技術を応用したビーム捕捉用超伝導磁石の精密磁場調整2020

    • 著者名/発表者名
      杉田 萌
    • 学会等名
      第17回日本加速器学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Study on Shimming System of Superconducting Magnets for J-PARC g-2/EDM and MuSEUM experiments2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木憲一
    • 学会等名
      10th ACASC / 2nd Asian-ICMC/CSSJ Joint Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A shimming technique to obtain high homogeneous magnetic field2020

    • 著者名/発表者名
      阿部充志
    • 学会等名
      10th ACASC / 2nd Asian-ICMC/CSSJ Joint Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precise Operation of Superconducting Magnet for Beam Capture Applying Whole-body MRI Magnet Technology2020

    • 著者名/発表者名
      杉田萌
    • 学会等名
      10th ACASC / 2nd Asian-ICMC/CSSJ Joint Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of fine shimming technique with magnetorheological fluid2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木憲一
    • 学会等名
      MT-26
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] J‐PARCミュオニウム超微細構造精密測定の_磁場測定準備状況2019

    • 著者名/発表者名
      山口博史
    • 学会等名
      日本物理学会2019秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MuSEUM及びJ-PARC muon g-2/EMD実験に用いる較正用磁場測定器の開発状況2019

    • 著者名/発表者名
      山口博史
    • 学会等名
      日本物理学会2019秋季大会(素核宇)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高磁場におけるミュオニウム超微細構造測定に向けた磁場測定器開発2019

    • 著者名/発表者名
      田中陶冶
    • 学会等名
      日本物理学会2019秋季大会(素核宇)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 磁場強度に対する温度の影響に関する検討と超均一磁場調整手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      杉田萌
    • 学会等名
      第16回 日本加速器学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CONSIDERATION OF ACTUAL OPERATION OF SUPERCONDUCTING MAGNET FOR BEAM TRAP FOR ULTRA-PRECISE PARTICLE APPLIED WHOLE-BODY MRI MAGNET TECHNOLOGY2019

    • 著者名/発表者名
      杉田萌
    • 学会等名
      4th International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミューオニウム超微細構造精密測定実験(MuSEUM)及びミューオン異常磁気能率・電気双極子能率精密測定実験(J-PARC muon g-2/EDM)の磁場測定装置開発2019

    • 著者名/発表者名
      山口博史
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ミューオニウム超微細構造精密測定実験及びミューオン異常磁気能率・電気双極子能率精密測定実験の磁場測定装置開発2018

    • 著者名/発表者名
      山口博史
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of a CW-NMR Probe for Precise Measurement of Absolute Magnetic Field2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yamaguchi
    • 学会等名
      Applied Superconductivity Conference, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] Absolute magnetic field measurement Workshop ~ US-JP Collaboration Meeting on B Field Cross Calibration2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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