| 研究課題/領域番号 |
22K12671
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
岡本 宏己 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 教授 (40211809)
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| 研究分担者 |
伊藤 清一 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 助教 (70335719)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 線形ハドロン加速器 / 円形ハドロン加速器 / 空間電荷効果 / 共鳴不安定性 / 線形ポールトラップ / イオン線形加速器 / イオン蓄積リング / 共鳴不安定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本基盤研究代表者が開発した小型イオントラップシステムを駆使し、位相空間密度の高い荷電粒子ビームの安定性を実験的に精査する。典型的な線形加速器および円形加速器の基本構造を念頭に実験条件を設定し、共鳴不安定性によるビーム損失の発生予想領域を可視化したダイアグラムを構築する。多粒子シミュレーションや理論解析も並行して進め、次世代大強度加速器の簡便な設計基準の確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本基盤研究代表者のグループが開発した小型イオントラップシステムを駆使し、大強度ハドロン加速器中を運動する高密度ビームの安定性を実験的かつ系統的に精査した。アスペクト比の大きな長バンチビームの安定性に主眼を置いた先行研究を発展させ、特に線形加速器で典型的な短バンチの物理的性質を明らかにした。自己無撞着な多粒子シミュレーションも並行して進め、実験データとの良い一致を得ている。これらの観測結果を説明する簡便な理論的枠組みの構築に成功し、それに基づいて、線形および円形加速器の両方に適用可能な一般的設計基準（ビーム安定領域図）を導いた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大強度ハドロンビームの供給を目的とする線形加速器および円形加速器はこれまで、本質的に異なる理論的枠組みの下で設計されていた。本基盤研究を通じて、いずれの加速構造に対しても適用可能な統一的設計基準が示されたことは学術的に大きな前進と言える。クーロン自己場がビームの安定性に及ぼす影響の正確な評価は理論的にも実験的にも極めて難しいが、ここで提案された手法を使えば、次世代大強度加速器の最適な動作条件が従来に比べ高い精度で簡単に予測できる。
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