| 研究課題/領域番号 |
19H00673
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
飯沼 裕美 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (60446515)
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| 研究分担者 |
古川 和朗 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, シニアフェロー (00190132)
大澤 哲 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, 研究員 (00150011)
染谷 宏彦 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, シニアフェロー (10518830)
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, 主任研究員 (40354740)
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)
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)
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
34,840千円 (直接経費: 26,800千円、間接経費: 8,040千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2019年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
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| キーワード | ミュオンスピン / 異常磁気双極子 / 電気双極子 / 3次元螺旋入射 / 荷電粒子ビーム可視化 / ミュオン異常磁気能率 / ミュオン電気双極子能率 / 3次元螺旋軌道入射 / 強いX-Y結合 / 垂直キッカー / 弱収束磁場 / ３次元らせん軌道入射 / パルスキッカー装置 / 磁気シールド機能付きビーム制御装置 / 蓄積ビームの評価 / 3次元らせん入射 / 電子銃ビーム制御 / ミューオンスピン歳差運動 / 強いX-Y相関ビーム / パルス磁場キッカー / ミューオンg-2・EDM / 3次元螺旋ビーム入射 / 超精密調整の蓄積磁石 / 能動シールド付空芯コイル / 非接触ビーム測定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は素粒子ミューオンの異常磁気能率(g-2)および電気双極子(EDM)を同時に超精密測定する実験の要素技術開発を担う。磁場中のミューオンスピン歳差運動はｇ-2からの寄与が主だが、過去の実験によるEDM上限値程度の有限値を仮定すると、スピン歳差運動の角速度ベクトルの向きを1mrad程度変える。この信号＝世界初のEDM成分の直接検出と、更なるg-2測定精度向上をもたらし、標準理論を越える物理探索を目指す。具体的には実験の中心技術「医療用MRIを応用した超電導磁石の蓄積リング」に入射した相対論的エネルギーのミューオンビームの「円軌道平面を0.01mradで安定制御」する手法の確立に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
素粒子物理学の根幹をなす標準模型の綻びがミュオンの異常磁気双極子の超精密測定により明らかになるかもしれない。素粒子物理学20年来の謎に挑むべく、J-PARC(大強度陽子加速器施設）で新しい実験準備を進めている。医療用MRIの技術を応用した直径70㎝弱の小型・超精密磁場中に、J-PARCの高品質ミュオンビームを蓄積するために、世界に事例のないビーム入射手法を確立し、その予備実験を完遂した。荷電粒子の制御は、電磁気学に基づく運動方程式を、精度よく現実の装置に反映することが肝要であると同時に、実際の装置を含む様々な誤差要因を制御するロバストなシステムを作り上げ、運用手法を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は医療用MRI磁場発生装置の技術を応用した電磁石内部での荷電粒子運動の精密制御であり、医療用粒子線加速器のビーム制御にも応用可能な技術である。荷電粒子ビームにとっては有効磁場であっても、そのほかにとって”磁場的に透明”な電磁石の開発は、強磁場中でのビーム制御装置にかかる電磁力をほぼゼロにすることができるため、装置の軽量化にも役立つ。また、待機電力がピーク電力の0.1%以下を実現する大電力かつ低ノイズ磁場パルス発生装置の運用にも本研究では取り組んでおり、大電力・省エネ装置に共通する電力源としても、広い技術分野へ還元できる。
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