新しい超冷中性子発生法の実証と技術開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10554006
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 旭 耕一郎 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80114354)
• 研究分担者: 酒井 健二 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40272661)
• キーワード: 超冷中性子 / 電気双極子モーメント / 弱相互作用結合定数 / 磁場・磁気モーメント相互作用 / 断熱通過スピン反転 / 磁気減速 / パルス中性子源 / 交替磁場

研究概要

中性子は電気的中性のため空間に保持することが困難であるが、これをE_<cr>〜2×l0^<-7>eV以下の超低エネルギーにまで減速すると特定の物質表面で全反射されるようになるため、これを容器に蓄積し、電気双極子モーメントや弱相互作用結合定数の測定など重要な基礎物理実験に供することができる。しかしこのような超冷中性子(UCN)は従来、冷中性子源のBoltzmann分布(3meV程度にピーク)の裾部分から切り出すためその生成量は少なく、これを利用した実験に大きな制約を与えてきた。そこで本研究では、磁場勾配中の磁気モーメントに働く並進力を利用し、スピン反転操作によってその向きを制御して連続的な中性子減速を実現する新しいUCN生成法の開発を目指している。
これまでに1段の0.5T常伝導磁石及びスピンフリップによる減速セクション・プロトタイプを京都大学原子炉実験所の中性子タービン施設に設置し、減速効果を検証するための実験を開始した。1段プロトタイプの小さな減速効果を検出するためタービンで得られる超低エネルギー中性子を入射粒子とし、これを単色化したのち減速セクションを通過させ、その後の速度をフィルター法によって測定する方法を採った。まずSi半導体検出器にLi converter箔を装着した中性子検出器を開発して、従来の^3Heガスカウンターに比べS/N比が約2倍よい中性子検出が可能となった。次にこれを用いて、直角に曲げたステンレス(臨界速度ν_<cr>=5.48m/s)導管とGe箔フィルターを用いて、入射中性子を単色化出来ていることを、Ge箔およびCu箔のフィルターによる計数差分法で確認した。こうして得られる速度範囲ν=4.27〜5.48m/sの中性子の強度は導管下流の検出器に置いて0.52cpmであった。現在この強度を増強するために上流導管の改良・試験を行なっており、こののち、減速セクションの高周波磁場を印加して減速を作動させ、下流フィルター通過粒子数の変化から減速効果を検出する測定を実施する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 酒井健二、内山靖人、旭耕一郎、他: "スピンフリップ磁気減速とUCNの生成"「冷中性子干渉実験の進展とその応用(III)」研究会報告書. KURRI-KR-35. 81-87 (1999)
• [文献書誌] 内山靖人、旭耕一郎、酒井健二、他: "多段スピンフリップ磁気減速法による超冷中性子生成法の開発"Proc.of the 4th Workshop on Nuclear Physics and Fundamental Physics with Neutrons IV,March 1999,Tsukuba,Japan. KEK Proc 99-4. 187-209 (1999)
• [文献書誌] H.Ogawa,K.Asahi,K.Sakai et al.: "Magnetic Moment and Electric Quadrupole Moment of the ^<18>N Ground State"Phys.Lett.B. 451. 11-18 (1999)
• [文献書誌] K.Asahi,H.Yoshimi,K.Sakai et al.: "Fundamental Physics with Polarized Nuclear Spins - New Type of Spin Maser for the Neutron EDM Measurements"Czechoslovak Journal of Physics. 50(出版予定). (2000)
• [文献書誌] K.Asahi,H.Ogawa,K.Sakai et al.: "Nuclear Moments Measurements with Polarzed Radioactive Beams"Proceedings of the Fourth International Workshop on Laser Spectroscopy on Beams of Radioactiver Nuclei,Poznan,Poland,May 1999. (出版予定). (2000)