| 研究領域 | ニュートリノで拓く素粒子と宇宙 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00085
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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 |
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研究代表者 |
栗本 佳典 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 准教授 (70597559)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 多粒子追跡シミュレーション / 陽子加速器 / シンクロトロン / 多体数値計算 / GPU |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、大強度陽子加速器における陽子の運動をシミュレートするソフトウェアを開発する。この際、GPU（Graphic Processing Unit）上で動作するようにプログラミングすることによって、高速なシミュレーションを可能にする。さらに、開発したシミュレーションソフトウェアを、実際の加速器であるJ-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex）のメインリングのビーム調整に使用し、シミュレーションの信頼性を高めるとともにビーム大強度化に貢献する。
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| 研究実績の概要 |
空間電荷効果を伴う粒子追跡シミュレーションは、高強度の陽子リングにとって非常に重要である。単一粒子のハミルトン力学だけでなく、電荷密度分布の作成やポアソン方程式の解法による空間電荷による電磁場の取得など、非常に計算機のパワーがいる。そこで、グラフィックスプロセッシングユニット（GPU）で実行可能な粒子追跡シミュレーションコードを開発した。
通常、この種類のシミュレーションでは多数の陽子の電磁ポテンシャルの影響が強いバンチ内の粒子の運動をシミュレーションするが、加速器ダクトの境界条件が周波数依存する事実を利用して多バンチ効果を含めることに成功した。具体的には、磁場のDC成分はダクトを通過し、磁極との境界条件で分布が決まるが、DC成分はリング内の全電流を平均したものであるので、その成分だけは単バンチ粒子数ではなくリング内全バンチ粒子相当とすることで、多バンチの影響を含むことができる。実際に多バンチ効果は実験的にコヒーレントチューンシフトのバンチ数依存性が報告されており、そのデータを本研究で開発したシミュレーションで示すことができた。結果は、日本加速器学会第18回年次大会で報告した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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