| 研究課題/領域番号 |
15H03666
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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 |
大谷 将士 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, 助教 (90636416)
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| 研究分担者 |
岩下 芳久 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00144387)
近藤 恭弘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 副主任研究員 (40354740)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ミューオン / 線型加速 / IH-DTL / RFQ / BPM / MCP / DLS |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的はミューオン異常磁気能率(g-2)精密測定にむけた(1)世界初のミューオン線型加速器の開発、(2)ミューオン加速の実証、(3)ミューオンビームモニターの開発、である。
このうち(1)に関して、昨年度までに完了した低速部加速空洞(IH-DTL)の基本設計に基づき製作の検討を行った。当初の想定よりも製作コストが高騰したため、加速エネルギーを小さくしたプロトタイプを設計し、次年度(H29)に製作・性能評価まで行った。さらに、昨年度までに完了していた低速部・中速部に加えて高速部(Disk loaded structure)の加速空洞の設計を行い、シミュレーションによってエミッタンス増加が数パーセント以下であることを実証した。これによりミューオンg-2実験に必要なミューオン線型加速器の全ての基本設計が完了したことになる。本成果は査読付き会議論文として発表している(J. Phy.: Conf. Ser. 874, 012054, 2017)。
(2)に関しては加速試験に必要な低速ミューオン源を開発した。J-PARC MLFテストミューオンビームラインにおいてビーム試験を行い、金属薄膜による低速ミューオニウム負イオンの生成を確認した。この成果は査読付き会議論文として発表している(J. Phy.: Conf. Ser. 874, 012055, 2017)。
(3)に関しても、前年までに数MeVのミューオンビームで性能を実証したプロファイルモニターを用いて、実際に減速ミューオンのプロファイル観測を行った。その結果、シミュレーションによる予想と一致していることを確認した。
以上より、本研究は加速空洞製作以外の点で当初の予定通りの成果を挙げることができたと結論する。加速空洞製作は設計の見直しから本年度中に製作することが出来なかったが、次年度(H29)に製作を行い、性能評価まで行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は以下の点で当初の想定を超えた。
(1)線型加速器設計に関しては、当初は線型加速器全体の設計を研究期間内に完了する予定であった。しかし、前年度までに低速部・中速部の設計を完了し、さらに今年度に後足部の設計まで完了したため、既に全体の設計が完了するに至っている。次年度以降は特にビームダイナミクスへの制限が厳しい低速部における代替案を検討する予定である。
(2)世界初のミューオン加速試験に必要な低速ミューオン(ミューオニウム負イオン)源の開発に成功し、当初の予定通り加速試験の準備を完了することができた。
(3)前年度までに製作・性能評価を行ったミューオンビームプロファイルモニターを用いて実際に低速ミューオンを測定し、想定通りのプロファイルを得ることに成功した。
上記のように、すべての課題において想定通りもしくはそれ以上の結果を得ることができた。一方で、(1)の加速空洞製作に関してはコストの問題で設計を見直したため、次年度に繰り越すことになった。次年度には予定通り製作・性能評価まで行っている。以上から、本年度の評価としては、総合的に想定通りの進展であると結論した。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)線型加速器設計に関しては、低速部から高速部にかけて全体設計を既に完了している。そこで今後は、特にビームダイナミクスへの制限が厳しい低速部における代替案を検討する。具体的には、信頼実績の高いアルバレ型ドリフトチューブリニアックに関してミューオン専用の設計を検討する。さらに、現在の低速部加速空洞IH-DTLよりも高い加速効率が期待されるCH-DTLの設計を検討する。
(2)世界初のミューオン加速を実証する。既に加速に必要な低速ミューオン源を確立している。本年度はRFQ加速器及び電磁石などの診断ビームラインを構築し、実際にビーム試験を行って加速を実証する。
(3)加速実証試験に引き続き開発済みのミューオンビームプロファイルモニターでプロファイルを測定し、ビームの横方向の診断方法を確立する。
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