| 研究課題/領域番号 |
21K18630
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
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)
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| 研究分担者 |
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, 主任研究員 (40354740)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | ミュオン / ミューオン / 自動サイクロトロン共鳴加速 / 自動サイクロトロン共鳴 / サイクロトロン共鳴 / イメージング / 加速 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
20世紀初頭から現在に至る加速器科学の発展は、電子や陽子・イオンなど種々の量子ビームの利用を可能にし人類の叡智を切り拓いてきた。近年実現したミューオン加速技術を発展し、加速に要する距離を10分の1程度にまで縮小することができれば、持ち運び可能な大型コンテナでミューオンビームを生成する装置が実現し、これまで宇宙線ミューオンで行われきた透視イメージングを凌駕する高精度・短時間でのミューオンイメージング分野が開拓できる。本装置実現のボトルネックになっているミューオン加速器の小型化(40メートル→数メートル)のために、サイクロトロン共鳴という新しい加速スキームに挑戦する。
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| 研究成果の概要 |
2マイクロ秒の寿命を持つミューオンを迅速に加速するために注目されているサイクロトロン共鳴加速の実現可能性について、シミュレーションと試作機の制作を通じて検証した。
シミュレーション結果によると、長さ29cmの加速空洞と約7テスラのソレノイド磁石を用いることで、約20MeVまでの加速が可能であることが確認された。これは、現在建設中の加速器に比べて数十分の一の長さでの加速が可能であることを示している。
また、シミュレーションを基に設計・製作された加速空洞の試作機について、製作段階での基本性能評価を行った結果、予想通りの性能が得られていることが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、申請者が実現したミューオンの加速技術は、新たな量子ビームの可能性を世界に示すものであり、ミューオン精密測定を足掛かりにした素粒子統一理論の解明をはじめ、新たな科学的発見のための起爆剤として期待されている。加えて、ミューオンを利用したピラミッドや火山の透視技術は、宇宙線を加速ミューオンビームに置き換えることで、非常に短時間で高精度のイメージングが実現できることから、多様な応用が議論されている。本研究では、ミューオン加速器の更なる高度化を目指したサイクロトロン共鳴加速の原理実証を行った。
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