運動量分散を制御した高速３次元レーザー冷却によるクリスタルビームの生成

• 研究課題/領域番号: 23740213
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 百合 庸介 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 研究員 (90414565)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: イオンビーム / レーザー冷却 / 蓄積リング / クリスタルビーム / 秩序化 / 空間電荷効果

研究概要

“クリスタルビーム”と呼ばれる、指向性や単色性が極めて高い超高品質のビームを実現するため、自主開発した分子動力学シミュレーションコードを駆使して、イオンビームのレーザー冷却に関する研究を実施した。運動量分散を介して３次元レーザー冷却を高速化する蓄積リングの運転条件を明らかにするとともに、イオンビームの３次元レーザー冷却過程や冷却ビームの特性を詳細に調べた。冷却により３次元の秩序化構造を有するビームが形成されることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of the Three-Dimensional Ordered State in Laser-Cooled Heavy-Ion Beams (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 1 ページ: 13014-13014
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.013014
  • 査読あり
• [雑誌論文] イオン蓄積・冷却リングS-LSR でのMG イオンビームのレーザー冷却 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野田 章、中尾 政夫、想田 光、頓宮 拓、岡本 宏巳、大崎 一哉、百合 庸介、神保 光一、マンフレッド グリーザー 、何 崢麒
  • 雑誌名: 第１０回日本加速器学会年会議事録 巻: 印刷中
• [雑誌論文] S-LSRにおける水平方向のレーザー冷却に関連したシンクロトロン振動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 神保 光一、想田 光、中尾 政夫、百合 庸介、頓宮 拓、野田 章
  • 雑誌名: 第１０回日本加速器学会年会議事録 巻: 印刷中
• [雑誌論文] Efficiency Enhancement of Indirect Transverse Laser Cooling with Synchro-Betatron Resonant Coupling by Suppression of Beam Intensity (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Souda, M. Nakao, H. Tongu, K. Jimbo, K. Osaki, H. Okamoto, Y. Yuri, H. Zhengqi, M. Grieser, and A. Noda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 3R ページ: 30202-30202
  • DOI: 10.7567/jjap.52.030202
  • NAID: 210000141855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation Study on Transverse Laser Cooling and Ordering of Heavy-Ion Beams in a Storage Ring (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 雑誌名: Proceeding of the North American Particle Accelerator Conference, NA-PAC'13 巻: ― ページ: 1434-1436
• [雑誌論文] Possible Observation of Transverse Laser Cooled Ultimate Cold Ion Beam in S-LSR (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Jimbo, H. Souda, Y. Yuri, H. Tongu, M. Nakao, T. Shirai, and A. Noda
  • 雑誌名: Proceeding of the North American Particle Accelerator Conference, NA-PAC'13 巻: ― ページ: 886-888
• [雑誌論文] Parameter Optimization for Multi-Dimensional Laser Cooling of an Ion Beam in the Storage Ring S-LSR (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. He, J. Wei, K. Osaki, H. Okamoto, A. Noda, M. Nakao, H. Souda, Y. Yuri, and K. Jimbo
  • 雑誌名: Proceeding of the North American Particle Accelerator Conference, NA-PAC'13 巻: ― ページ: 1298-1300
• [雑誌論文] Simulation Study on Transverse Laser Cooling and Crystallization of Heavy-Ion Beams at the Cooler Storage Ring S-LSR (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri, K. Osaki H. Okamoto, Z. He, H. Souda, A. Noda, M. Nakao, H. Tongu, and K. Jimbo
  • 雑誌名: Proceedings of the International Workshop on Beam Cooling and Related Topics, COOL'13 巻: ― ページ: 162-165
• [雑誌論文] Latest Results of Experimental Approach to Ultra-Cold Beam at S-LSR (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Noda, M. Nakao, H. Souda, H. Tongu, H. Okamoto, K. Osaki, Y. Yuri, K. Jimbo, M. Grieser, and Z. He
  • 雑誌名: Proceedings of the International Workshop on Beam Cooling and Related Topics, COOL'13 巻: ― ページ: 157-161
• [雑誌論文] Approach to the Low Temperature State Oriented for Crystalline Beam (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Noda, M. Nakao, H. Souda, H. Tongu, K. Jimbo, H. Okamoto, K. Osaki, Y. Yuri, I. N. Meshkov, A. V. Smirnov, M. Grieser, K. Noda, T. Shirai, Z. He
  • 雑誌名: Proceedings of the 23rd Russian Particle Accelerator Conference ページ: 48-52
• [雑誌論文] CHALLENGE FOR MORE EFFICIENT TRANSVERSE LASER COOLING FOR BEAM CRYSTALLIZATION (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Noda, M. Nakao, H. Souda, H. Tongu, K. Ito, H. Okamoto, K. Osaki, Y. Yuri, K. Jimbo, M. Grieser, and Z. He
  • 雑誌名: Proceedings of the 3rd International Particle Accelerator Conference IPAC'12 ページ: 394-396
• [雑誌論文] OBSERVATION OF 2-COMPONENT BUNCHED BEAM SIGNAL WITH LASER COOLING (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Souda, M. Nakao, A. Noda, H. Tongu, K. Ito, H. Okamoto, Y. Yuri, K. Jimbo, M. Grieser, and Z. He
  • 雑誌名: Proceedings of the 3rd International Particle Accelerator Conference IPAC'12 ページ: 397-399
• [雑誌論文] CONTROLLED BEAM SCRAPING ORIENTED FOR EFFICIENT INDIRECT TRANSVERSE LASER COOLING (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Noda, M. Nakao, H. Souda, H. Tongu, K. Jimbo, H. Okamoto, K. Osaki, Y. Yuri, M. Grieser, Z. He
  • 雑誌名: Proceedings of the 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan ページ: 72-74
• [雑誌論文] Measurement of transverse laser cooling effect using scrapers (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Souda, M. Nakao, H. Tongu, A. Noda, K. Jimbo, K. Osaki, H. Okamoto, Y. Yuri, M. Grieser, Z. He
  • 雑誌名: Proceedings of the 9th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan ページ: 388-390
• [雑誌論文] Simulation Study on Transverse Laser Cooling and Ordering of Heavy-Ion Beams in a Storage Ring
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 雑誌名: Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference 巻: NA-PAC'13 ページ: 1434-1434
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/pac2013/
• [雑誌論文] Simulation Study on Transverse Laser Cooling and Crystallization of Heavy-Ion Beams at the Cooler Storage Ring S-LSR
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri, K. Osaki H. Okamoto, Z. He, H. Souda, A. Noda, M. Nakao, H. Tongu, and K. Jimbo
  • 雑誌名: Proceedings of the International Workshop on Beam Cooling and Related Topics 巻: COOL'13 ページ: 162-162
  • URL: http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/cool2013/
• [学会発表] 蓄積リングS-LSR における極低温ビーム生成シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 大崎 一哉、岡本 宏巳、想田 光、野田 章、中尾 政夫、百合 庸介
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Ultralow Emittance Beam Production based on Doppler Laser Cooling and Coupling Resonance (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Noda, M. Nakao, H. Souda, H. Tongu, H. Okamoto, K. Osaki, Y. Yuri, K. Jimbo, M. Grieser, and Z. He
  • 学会等名: 5th International Particle Accelerator Conference IPAC'14
  • 発表場所: International Congress Center Dresden, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of the Three-Dimensional Ordered State in Laser-Cooled Heavy-Ion Beams (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ
• [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of the Three-Dimensional Ordered State in Laser-Cooled Heavy-Ion Beams (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC-12)
  • 発表場所: Makuhari Messe
• [学会発表] スクレイパーでの粒子数低減による横方向レーザー冷却の効率化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 想田光、中尾政夫、頓宮拓、野田章、神保光一、大崎一哉、岡本宏巳、百合庸介、Z. He、M. Grieser
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学、東広島市
• [学会発表] 蓄積リングS-LSR におけるMg+イオンビームのレーザー冷却シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 大崎一哉、岡本宏巳、想田光、野田章、百合庸介
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学、東広島市
• [学会発表] Simulation Study on Transverse Laser Cooling and Crystallization of Heavy-Ion Beams at the Cooler Storage Ring S-LSR (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 学会等名: Workshop on Beam Cooling and Related Topics (COOL'13)
  • 発表場所: Murren, Switzerland
• [学会発表] Latest Results of Experimental Approach to Ultra-cold Beam at S-LSR (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Noda, M. Nakao, H. Souda, H. Tongu, H. Okamoto, K. Osaki, Y. Yuri, K. Jimbo, M. Grieser, Z. He
  • 学会等名: Workshop on Beam Cooling and Related Topics (COOL'13)
  • 発表場所: Murren, Switzerland
• [学会発表] Simulation Study on Three-dimensional Laser Cooling of Ion Beams and Characteristics of the Cooled Beams (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 学会等名: 3rd International Particle Accelerator Conference, IPAC'12
  • 発表場所: 米国ニューオリンズ
• [学会発表] Simulation Study on Three-dimensional Laser Cooling of Ion Beams and Characteristics of the Cooled Beams (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yuri
  • 学会等名: the 3rd International Particle Accelerator Conference IPAC'12
  • 発表場所: New Orleans, USA