| 研究領域 | 宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05182
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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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 (2020)
東北大学 (2019) |
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研究代表者 |
本多 良太郎 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 (30748877)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019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 | DAQ / FPGA / ハイパー核 / ストレンジネス核物理 / YN相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来の10倍の統計精度でΛp散乱実験をJ-PARC 高運動量ビームラインで遂行し、二体のΛN相互作用の精度よく明らかにする。計画研究A02班のハイパー核データと合わせて、重たい中性子星の深部を明らかにする。本研究では実験遂行に必要な中核技術である、データストリーミング型データ収集システムに対応した、フロントエンド読み出し回路の開発とその性能評価を目的とする。
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| 研究実績の概要 |
中性子星深部にハイペロンは存在するか、存在するとすればどのような力が減少した中性子の縮退圧を補い、2太陽質量付近の重たい中性子星を支えているのか。この科学的問いに対し、高精度のΛp 散乱実験を遂行し二体のΛN 相互作用の精度を向上することによりその解決の糸口を与える。本研究における二体の相互作用の精度改善と、新学術領域 量子ビーム応用の計画研究A02班の高精度ハイパー核実験のデータ両方を用いることで中性子星深部の状態を明らかにする。
高精度のΛp散乱実験を遂行する上で重要となるのが、新型のデータ収集システムであるデータストリーミング型DAQに対応したMPPC読み出しフロントエンド回路の開発である。本回路のアナログ部分には1MHz/chのレート環境下で1 nsの時間分解能と97%の検出効率が求められる。一方ストリーミングDAQでは全ヒットをデジタイズしPCへ転送するため10Gbpsのデータ転送速度も求められる。また、回路は1Tの磁場中での動作が求めらえる。
これらの要求を満たす回路構成を研究するために、電源ICの磁場耐性、採用予定ASICのレート耐性、10Gbpsのネットワーク通信を動作試験を通じて調べた。本研究ではアナログ部分にWeeroc社の開発したCITIROC1A ASICが適していることが分かった。また、10GbEに対応したSiTCPであるSiTCP-XGが理論上限付近の通信速度で通信可能であることが分かった。これらのASICと通信規格を採用し、MPPC 128chを128mm幅で読み出し可能な新フロントエンド回路、CIRASAMEを開発した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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