| 研究課題/領域番号 |
21K13940
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 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 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
今城 想平 大阪大学, 核物理研究センター, 特任研究員 (10796486)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
|
|---|
| キーワード | 超冷中性子 / 中性子ガイド管 / 反射モデル / 2次元検出器 / 表面粗さ / BRDF / 散漫散乱 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
超冷中性子(UCN)を光学的に輸送するガイド管の表面粗さに対応した反射モデルを検証する。J-PARC/MLF BL05 において中性子ドップラーシフターが供するパルスUCNを試験サンプルに複数の入射角において斜入射させ、散漫散乱に起因する反射回数に比例したパルスUCNの飛行時間分布の変形を測定し、拡散反射モデルを組み込んだ粒子輸送シミュレーションと比較する。試験されるガイド管はカナダTRIUMFで行なわれる中性子電気双極子能率探索実験において使用される。
|
| 研究実績の概要 |
光学的な反射によりガイド管内を輸送される超冷中性子(UCN)は壁面のナノメートルサイズの粗さによりわずかに非鏡面反射し、管内を滞留し、そのあいだに損失を受けるため、ガイド管の表面粗さはUCN輸送効率を低下させる。中性子電気双極子モーメントの測定などのUCN実験の統計量を向上させるためには輸送効率の高いガイド管が必要であり、その開発のためにUCNが表面粗さから受ける影響をより正確に理解する必要がある。
今年度の実績としてはまず、前年度末に査読誌に投稿したガイド管のUCN透過実験についての論文が出版された。この論文の研究はUCNの物質波波長(60nm程度)よりも長い周期の表面粗さによる非鏡面反射を局所的な鏡面反射でモデル化したものである。この研究ではガイド管内での多数回の非鏡面反射に起因したパルスUCNの長手方向の輸送時間の変化を、表面粗さモデルを組み込んだ粒子輸送シミュレーションと比較してモデルの妥当性を評価している。
我々は完成品のガイド管の品質を検査するこの手法を確立させたが、UCN反射モデルの正確さをより詳細に検証するには1回反射したUCNを2次元検出器でとらえ、その散乱方向を解析してモデルと比較するのがより直接的である。そこで我々は、前年度に入手して性能評価した2次元UCN検出器 CASCADE-Uの不具合を特定してメーカーで改修し、この検出器を用いて2023B期のJ-PARC MLF実験課題(proposal No.: 2023B0348)にて、表面粗さの異なる複数の平板サンプルに細く絞ったUCNビームを入射角45°で照射し、反射UCNの2次元分布を測定する実験を行った。そして表面粗さの増大に応じたUCN散乱の増大を見ることができた。実験結果は現在解析中であり、前年度に確立した反射モデルと組み合わせて広いスケールに適用できる表面粗さモデルを作成したいと考えている。
|
