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2004 年度 実績報告書

ミューオン物理学の新展開を狙うスーパー・ミューオン・ビームの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15GS0211
研究機関大阪大学

研究代表者

久野 良孝  大阪大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (30170020)

研究分担者 能町 正治  大阪大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90208299)
中野 貴志  大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (80212091)
青木 正治  大阪大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (80290849)
菅谷 頼仁  大阪大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (80324747)
二宮 史郎  大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (80304062)
キーワードミューオン / 位相空間回転 / ビーム冷却 / 高周波加速空洞 / ミューオン蓄積リング / 3次元コードTOSCA / 異法性中間磁極 / トリムコイル
研究概要

本研究では、ミューオンビームの高輝度化技術を確立し、新世代のスーパーミューオンビームを開発することを目的としている。高輝度化技術としては、ミューオンの運動量を揃える位相空間回転技術と、ミューオンビームのエミッタンス(広がり)を小さくするビーム冷却技術があり、特に、位相空間回転を第1候補として検討している。ここで、位相空間回転技術というのは、高周波加速電場を使って運動エネルギーの高いミューオンを減速し、かつ運動エネルギーの低いミューオンを加速して、ビームのエネルギーを揃える技術である。位相空間回転をするためには、高周波加速空胴をリング状に並べた方式を検討している。検討課題の一つは、もともと広がったミューオンビームを蓄積できる加速器リングを建設できるかということである。
平成16年度は、ミューオンを蓄積するためのリングの電磁石の設計を行った。3次元コードTOSCAを使って、磁場計算をした。我々の考えているリングは、固定磁場で磁場勾配の非常に強い電磁石から成る。ひとつのラティスは、収束方向(F)と2つの反収束方向(D)の双極電磁石から構成される(DFD構造)。また、電磁石のパラメーターを決定するために、ミューオン粒子のリング内の軌道解析を、GEANT4を使って行った。軌道解析に必要な条件は、ミューオンビームのアクセプタンスが大きいこと、高輝度化に必要な位相空間回転の効率が良いこと、ビームが安定であること、などである。そのために必要なベータトロン振動の振動数(チューン)を決定した。そのチューンを再現するようなリングのラティス数、ラティス構造、磁石の磁場などを決定した。さらに、磁場勾配を変化できるように、異方性中間磁極やトリムコイルを検討し、最終的にトリムコイルの採用を決定した。さらに、電磁石のコイルの形状、線材を決定し、すべてのDコイルと数台のFコイルの製作を行った。

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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