ダイポール磁場配位を用いた電子陽電子プラズマの生成と基礎特性の解明

• 研究課題/領域番号: 25707043
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 齋藤 晴彦 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 客員共同研究員 (60415164)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2013年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
• キーワード: 反物質プラズマ / ダイポール磁場 / 電子陽電子プラズマ / 低速陽電子ビーム / 高温超伝導線材 / 陽電子ビーム / 非中性プラズマ / カオス / プラズマ・核融合 / 陽電子プラズマ

研究成果の概要

電子陽電子プラズマの実験室生成を念頭に置いて，ダイポール磁場配位において大強度低速陽電子ビームを用いた実験を実施した．永久磁石を用いたプロトタイプのダイポール装置をNEPOMUC陽電子源において運転し，閉じた磁気面内への損失無し（効率100%）の入射，1秒を上回る閉じ込め，軌道制御を5eVの陽電子ビームに対して実証した．これらの実験結果に基づき，磁気浮上ダイポール磁場装置の開発を進め，浮上システムの作成，直接熱接触による高温超伝導（HTS）コイル巻線の冷却，プラズマ捕獲用の高温超伝導コイルの作成を行った．

研究成果

• [国際共同研究] マックスプランク・プラズマ物理研究所/ミュンヘン工科大学(ドイツ)
• [国際共同研究] マックスプランク・プラズマ物理研究所/ミュンヘン工科大学(ドイツ)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学/ローレンス大学(米国)
• [国際共同研究] マックスプランク・プラズマ物理研究所/ミュンヘン工科大学(ドイツ)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学/ローレンス大学(米国)
• [雑誌論文] Manipulation of positron orbits in a dipole magnetic field with fluctuating electric fields (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, J. Horn-Stanja, S. Nissl, E.V. Stenson, U. Hergenhahn, T. Sunn Pedersen, M. Singer, M. Dickmann, C. Hugenschmidt, M R. Stoneking, J.R. Danielson, and C.M. Surko
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1928 ページ: 0200131-6
  • DOI: 10.1063/1.5021578
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Progress of the APEX experiment for creation of an electron-positron pair plasma (2018)
  • 著者名/発表者名: U. Hergenhahn, J. Horn-Stanja, S. Nissl, T. Sunn Pedersen, H. Saitoh, E.V. Stenson, M.R. Stoneking, M. Dickmann, C. Hugenschmidt, M. Singer, J.R. Danielson, and C.M. Surko
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1928 ページ: 0200041-11
  • DOI: 10.1063/1.5021569
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Toward a compact levitated superconducting dipole for positron-electron plasma confinement (2018)
  • 著者名/発表者名: M.R. Stoneking, H. Saitoh, M. Singer, E.V. Stenson, J. Horn-Stanja, T. Sunn Pedersen, S. Nissl, U. Hergenhahn, N. Yanagi, C. Hugenschmidt, M. Dickmann, J.R. Danielson, and C.M. Surko
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1928 ページ: 0200151-6
  • DOI: 10.1063/1.5021580
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 低エネルギー陽電子を用いた電子-陽電子プラズマ研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Higaki, J. Horn-Stanja, E.V. Stenson, H. Saitoh, U. Hergenhahn, T. Sunn Pedersen, M. Singer, M. Dickmann, and C. Hugenschmidt
  • 雑誌名: 原子衝突学会誌「しょうとつ」 巻: 14 ページ: 15-24
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chaos of energetic positron orbits in a dipole magnetic field and its potential application to a new injection scheme (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, Z. Yoshida, Y. Yano, M. Nishiura, Y. Kawazura, J. Stanja, and T. Sunn Pedersen
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 94 号: 4 ページ: 043203-043203
  • DOI: 10.1103/physreve.94.043203
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of the NEPOMUC primary and remoderated positron beams at different energies (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Stanja, U. Hergenhahn, H. Niemann, N. Paschkowski, T. Sunn Pedersen, H. Saitoh, E. V. Stenson, M. R. Stoneking, C. Hugenschmidt, and C. Piochcz
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 巻: 827 ページ: 52-52
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.04.093
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient injection of an intense positron beam into a dipole magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, J. Stanja, E. V. Stenson, U. Hergenhahn, H. Niemann, T. Sunn Pedersen, M. R. Stoneking, C. Piochacz, and C. Hugenschmidt
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 17 号: 10 ページ: 103038-103038
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/10/103038
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent status of A Positron-Electron Experiment (APEX) (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, T. S. Pedersen, U. Hergenhahn, E. V. Stenson, N. Paschkowski, and C. Hugenschmidt
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series (Proceedings of the 13th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques and Applications) 巻: 505 ページ: 0120451-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/505/1/012045
  • 査読あり
• [学会発表] Development status of a levitated dipole experiment for pair-plasma production (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, J. Horn-Stanja, E. V. Stenson, U. Hergenhahn, M. Singer, M. R. Stoneking, N. Yanagi
  • 学会等名: ドイツ物理学会春季大会
  • 発表場所: ブレーメン大学（ブレーメン，ドイツ）
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] Chaotic long orbits of energetic positrons in a dipole magnetic field configuration (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, J. Horn-Stanja, E.V. Stenson, M. Singer, U. Hergenhahn, T. Sunn Pedersen, Y. Kawazura, Y. Yano, M. Nishiura, and Z. Yoshida
  • 学会等名: 12th International Workshop on Non-neutral Plasmas
• [学会発表] Injection and manipulation of positron beam in a dipole magnetic field toward the creation of electron-positron pair plasmas (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, J. Horn-Stanja, E.V. Stenson, U. Hergenhahn, T. Sunn Pedersen, M. Singer, M. Dickmann, C. Hugenschmidt, M.R. Stoneking, and J.R. Danielson
  • 学会等名: 1st Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP2017)
  • 招待講演
• [学会発表] ダイポール磁場配位を用いた陽電子閉じ込め研究の進展 (2017)
  • 著者名/発表者名: 齋藤晴彦，T. Sunn Pedersen, J. Horn-Stanja, E.V. Stenson, U. Hergenhahn, M. Singer, M. Dickmann, C. Hugenschmidt, M.R. Stoneking, and J.R. Danielson
  • 学会等名: 物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Progress toward the creation of magnetically confined pair-plasmas (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, U. Hergenhahn, H. Niemann, N. Paschkowski, T. Sunn Pedersen, J. Stanja, E. V. Stenson, M. R. Stoneking, C. Hugenschmidt, C. Piochacz, S. Vohburger, L. Schweikhard, J. R. Danielson, and C. M. Surko
  • 学会等名: 6th East-Asia School and Workshop on Laboratory, Space, and Astrophysical plasmas
  • 発表場所: エポカルつくば（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-07-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Progress toward the creation of magnetically confined pair-plasmas (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, U. Hergenhahn, H. Niemann, N. Paschkowski, T. Sunn Pedersen, J. Stanja, E. V. Stenson, M. R. Stoneking, C. Hugenschmidt, C. Piochacz, S. Vohburger, L. Schweikhard, J. R. Danielson, and C. M. Surko
  • 学会等名: ドイツ物理学会春季大会
  • 発表場所: ハノーファー大学（ハノーファー，ドイツ）
  • 年月日: 2016-02-29
• [学会発表] Recent status of the PAX and APEX projects toward the formation of electron-positron plasma (2015)
  • 著者名/発表者名: U. Hergenhahn, H. Niemann, N. Paschkowski, T. Sunn Pedersen, H. Saitoh, J. Stanja, E. V. Stenson, M. R. Stoneking, C. Hugenschmidt, C. Piochacz, S.Vohburger, G. H. Marx, L. Schweikhard, J. R. Danielson, and C. M. Surko
  • 学会等名: 25th International Toki Conference (ITC-25)
  • 発表場所: セラトピア土岐（岐阜県土岐市）
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] Status of A Positron-Electron Experiment (APEX) towards the formation of pair plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, J. Stanja, T. Sunn Pedersen, U. Hergenhahn, E. V. Stenson, H. Niemann, N. Paschkowski, C. Hugenschmidt, G. H. Marx, L. Schweikhard, J. R. Danielson, C. M. Surko
  • 学会等名: 11th International Workshop on Non-neutral Plasmas
  • 発表場所: サンポートホール高松（香川県高松市）
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Injection and trapping of electrons in a dipole magnetic field: towards the formation of an electron-positron plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, T. Sunn Pedersen, U. Hergenhahn, E. V. Stenson, J. Stanja, N. Paschkowski, C. Hugenschmidt
  • 学会等名: 41st EPS Conference on Plasma Physics
  • 発表場所: bcc Berlin Congress Center，ベルリン（ドイツ）
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
• [学会発表] Recent status of A Positron-Electron Experiment (APEX) (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, T. S. Pedersen, U. Hergenhahn, E. V. Stenson, N. Paschkowski, and C. Hugenschmidt
  • 学会等名: 13th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques and Applications
  • 発表場所: ドイツ ガルヒン ミュンヘン工科大学
• [学会発表] Trapping properties of magnetic dipole fields (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Saitoh, T. S. Pedersen, U. Hergenhahn, E. V. Stenson, N. Paschkowski, and C. Hugenschmidt
  • 学会等名: Physics of Electron-Positron Plasma Workshop
  • 発表場所: ドイツ グライフスヴァルト マックスプランク・プラズマ物理研究所