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ダイヤモンド結晶を用いて実現する大強度加速器時代の新しいビーム性能向上の研究

公募研究

研究領域ニュートリノフロンティアの融合と進化
研究課題/領域番号 16H00876
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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

研究代表者

西口 創  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (10534810)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードニュートリノ / ミューオン / 放射線検出器 / ダイヤモンド検出器 / ビームモニタ
研究実績の概要

本研究は、優れた放射線耐性で近年注目を集めているダイヤモンド結晶を「大強度ビームモニタ」として実用化し、開発した新ビームモニタでJ-PARC陽子ビームのハロープロファイルを測定、実際にビーム起動調整に役立てる事を目指す。これにより、大強度加速器ビームの新しい運転時プロファイルモニタが実現され、加速器運転への逐次フィードバックに新しい手法を加える事が可能になる。上記研究項目を推進する事で、大強度加速器時代に相応しい新しいビーム品質向上手法を確立し、大強度加速器の性能向上によるニュートリノ・ミューオン両物理での実験感度向上を目指す。
本研究計画は2カ年で完了する予定で、事業初年度にあたるH28年度に、ダイヤモンド検出器試作機の製作を完了した。H29年度には、このダイヤモンド検出器試作機を、J-PARC陽子加速器の30GeVシンクロトロン内部に実際に導入、加速器動作環境下での安定動作を目指した。十分な性能が確認された後、検出器を陽子ビーム軌道内に挿入し、実際に大強度陽子ビームを照射した上で、ダイヤモンド検出器の基礎特性を評価した。ここでは、特に、「ダイヤモンド検出器を用いた陽子ビームプロファイルの測定」並びに「ビーム内陽子数の高感度計数」のふたつの試験を実施。開発したダイヤモンド検出器試作機による優れた性能を確認することに成功した。
将来の高感度ニュートリノ実験を実現するためには、陽子ビームの大強度化は必須であり、そのために解決しなければならない最大の課題は、加速器におけるビームロスの低減である。そこで必要になる高精度プロファイル測定を大強度ビームで実現した。
また、将来の高感度ミューオン実験のためには、加速器での陽子バンチからの漏洩陽子数を高精度で計数する必要があり、これもまた本研究におけるダイヤモンド検出器試作機が、その可能性を実証することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] インド工科大学ボンベイ校(インド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] インド工科大学ボンベイ校(インド)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] COMET実験のためのダイヤモンド半導体を用いた大強度陽子ビームモニタ検出器開発の現状2017

    • 著者名/発表者名
      藤井祐樹
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of the Diamond based Proton Beam. Monitor for COMET Experiment2017

    • 著者名/発表者名
      FUJII, Yuki
    • 学会等名
      European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] COMET実験に向けたダイヤモンド陽子モニター検出器開発の現状2017

    • 著者名/発表者名
      藤井祐樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Status and prospect of extinction for muon experiments2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Fujii
    • 学会等名
      HINT2016
    • 発表場所
      J-PARC(茨城県東海村)
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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