ミューオン異常磁気能率の精密測定にむけたミューオン線型加速器低速部の実現

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03707
• 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
• 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)
• 研究分担者: 森下 卓俊 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, 研究副主幹 (30370480) ; 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, 主任研究員 (40354740) ; 二ツ川 健太 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 (50713153) ; 河村 成肇 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (60311338) ; 飯沼 裕美 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (60446515) ; 三部 勉 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, 教授 (80536938) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ミューオン / 異常磁気能率 / RFQ / IH / スピン / 加速

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)ミューオン低速部加速空洞の開発、(2)ミューオンビームモニターの開発、(3)さらに加速中のミューオンスピン回転などの理解、制御を行うことである。
このうち(1)に関して、低速部加速空洞IH-DTLプロトタイプ試験の最終段階である大電力試験に必要なカプラーを製作して大電力試験を実施、ミューオン加速に必要な電力投入を実証し、これまでにないミューオン加速空洞の原理実証を完了した。現在、試験結果をまとめて論文を執筆中である。
(2)に関してはミューオン低速部加速器に必要なモニター開発が完了しており、高速部で必要な分解能達成にむけた基礎開発を行った。特に波形データ取得回路の解析手法を確立し、高速部に必要な時間分解能を達成した。
(3)について、昨年度までに開発したスピンも含めたビームダイナミクスシミュレーションを用いてg-2測定に深刻な影響を与えるスピン方向と運動量の相関を定量的に評価し、低速部加速器での電力誤差などが生じた場合でもg-2測定の目標精度に影響を与えないことを確認した。

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。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Muon cooling and acceleration (2022)
  • 著者名/発表者名: Otani Masashi
  • 雑誌名: AAPPS Bulletin 巻: 32 ページ: 6
  • DOI: 10.1007/s43673-022-00035-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muon g-2/EDM experiment at J-PARC (2022)
  • 著者名/発表者名: Otani Masashi
  • 雑誌名: PoS(NuFact2021) 巻: 402 ページ: 139
  • DOI: 10.22323/1.402.0139
  • 査読あり
• [雑誌論文] First muon acceleration and muon linear accelerator for measuring the muon anomalous magnetic moment and electric dipole moment (2022)
  • 著者名/発表者名: Otani Masashi
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 67 ページ: 67
  • DOI: 10.1093/ptep/ptac067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of negative muonium ion source for muon acceleration (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitamura R.、Bae S.、Choi S.、Fukao Y.、Iinuma H.、Ishida K.、Kawamura N.、Kim B.、Kondo Y.、Mibe T.、Miyake Y.、Otani M.、Razuvaev G.P.、Saito N.、Shimomura K.、Strasser P.
  • 雑誌名: Physical Review Accelerators and Beams 巻: 24 ページ: 033403
  • DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.24.033403
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Error Studies for Muon Linac in the Muon g-2/EDM Experiment at J-PARC (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Yusuke、Futatsukawa Kenta、Hasegawa Kazuo、Hayashizaki Noriyosu、Iinuma Hiromi、Ito Takashi、Iwashita Yoshihisa、Iwata Yoshiyuki、Kawamura Naritoshi、Kitamura Ryo、Kondo Yasuhiro、Mibe Tsutomu、Morishita Takatoshi、Naito Fujio、Nakazawa Yuga、Otani Masashi、Yamazaki Takayuki他
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 33 ページ: 011129
  • DOI: 10.7566/JPSCP.33.011129
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simulation of the Beam Commissioning Method for a Muon APF IH-DTL in the J-PARC Muon g-2/EDM Experiment (2021)
  • 著者名/発表者名: Yotsuzuka Mai、Iijima Toru、Iinuma Hiromi、Inami Kenji、Otani Masashi、Kawamura Naritoshi、Kitamura Ryo、Kondo Yasuhiro、Saito Naohito、Shimomura Koichiro、Sue Yuki、Nakazawa Yuga、Hasegawa Kazuo、Futatsukawa Kenta、Mibe Tsutomu、Miyake Yasuhiro、Morishita Takatoshi、Yasuda Hiromasa、Yamazaki Takayuki
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 33 ページ: 011040
  • DOI: 10.7566/JPSCP.33.011040
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multipacting Simulations of Coaxial Coupler for IH-DTL Prototype in Muon Accelerator (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Yuga、Iinuma Hiromi、Iwashita Yoshihisa、Iwata Yoshiyuki、Cicek Ersin、Otani Masashi、Kawamura Naritoshi、Kitamura Ryo、Kondo Yasuhiro、Saito Naohito、Sue Yuki、Takeuchi Yusuke、Hasegawa Kazuo、Hayashizaki Noriyosu、Mibe Tsutomu、Morishita Takatoshi、Yasuda Hiromasa他
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 33 ページ: 011128
  • DOI: 10.7566/JPSCP.33.011128
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a bunch-width monitor for low-intensity muon beam below a few MeV (2020)
  • 著者名/発表者名: Sue Yuki、Yotsuzuka Mai、Futatsukawa Kenta、Hasegawa Kazuo、Iijima Toru、Iinuma Hiromi、Inami Kenji、Ishida Katsuhiro、Kawamura Naritoshi、Kitamura Ryo、Kondo Yasuhiro、Mibe Tsutomu、Miyake Yasuhiro、Morishita Takatoshi、Nakazawa Yuga、Otani Masashi、Saito Naohito、Shimomura Koichiro、Takeuchi Yusuke他
  • 雑誌名: Physical Review Accelerators and Beams 巻: 23 ページ: 022804
  • DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.23.022804
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM実験に向けたミューオン線形加速器の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中沢 雄河
  • 学会等名: 第12回「Muon科学と加速器研究」研究会
• [学会発表] 素粒子現象から巨大構造物まで透視するミューオン加速技術 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 総研大高エネルギー加速器科学研究科2021年度 第3回大学院説明会
• [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM 実験：ミューオン加速用Sバンド円盤装荷型加速管の基礎設計 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鷲見 一路
  • 学会等名: 日本物理学会第77回年次大会
• [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM実験：ミューオン加速用Disk-and-Washer空洞の実機製作と低電力試験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 日本物理学会第77回年次大会
• [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM実験：ミューオン線形加速器における中エネルギービーム輸送ラインの基礎設計 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中沢 雄河
  • 学会等名: 日本物理学会第77回年次大会
• [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM 実験：波形デジタイザを用いた読み出し系改善による高時間分解能バンチ幅モニタの性能向上 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鷲見 一路
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] ミューオン線形加速器APF方式IH-DTLの開発状況 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中沢 雄河
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM実験：低エミッタンスミューオンビーム実現に向けた高時間分解能バンチ幅モニタの性能評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 四塚 麻衣
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] ミューオン加速用Disk-and-Washer空洞の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] Muon linac for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: US-Japan Hawaii Symposium of the US-Japan Science and Technology Cooperation Program
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Simulation of imaging using accelerated muon beams (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 12th Internatinal Particle Accelerator Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Bunch Width Monitor With High Time Resolution for Low Emittance Muon Beam in the J-PARC Muon g-2 / EDM Experiment (2021)
  • 著者名/発表者名: 四塚 麻衣
  • 学会等名: 12th Internatinal Particle Accelerator Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a Disk-and-Washer Cavity for the J-PARC Muon g-2/EDM Experiment (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 12th Internatinal Particle Accelerator Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Basic Design Study for Disk-Loaded Structure in Muon LINAC (2021)
  • 著者名/発表者名: 鷲見 一路
  • 学会等名: 12th Internatinal Particle Accelerator Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an APF IH-DTL in the J-PARC Muon g-2/EDM Experiment (2021)
  • 著者名/発表者名: 中沢 雄河
  • 学会等名: 12th Internatinal Particle Accelerator Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tomography and Radiographic Imaging using Accelerated Muon Beam (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: Optical Sensors and Sensing Congress
  • 国際学会
• [学会発表] ミューオン加速器で探る未知の素粒子現象 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 第18回日本加速器学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] ミューオン加速用Lバンド円盤装荷型加速管の基礎設計 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鷲見 一路
  • 学会等名: 第18回日本加速器学会年会
• [学会発表] ミューオン線形加速器のためのDisk-and-Washer空洞の詳細設計 (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 第18回日本加速器学会年会
• [学会発表] Muon g-2/EDM experiment at J-PARC (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: NuFACT2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] J-PARC ミューオン g-2/EDM 実験での超低速ミューオンの高周波加速実証に向けた入射ビームラインの設計 (2021)
  • 著者名/発表者名: 四塚 麻衣
  • 学会等名: 日本物理学会2021年秋季大会
• [学会発表] J-PARC muon g-2/EDM実験に向けたミューオン線形加速器の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中沢 雄河
  • 学会等名: flavor physics workshop 2021
• [学会発表] Development of the Muon Linac, and Demonstration of the Muon Acceleration for the first time in the world (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 2021 AAPPS-APCTP C.N. Yang Award Ceremony
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Muon g-2/EDM Experiment at J-PARC (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: the 24th International Spin Symposium (SPIN2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Muon Acceleration for the J-PARC Muon g-2/EDM Experiment and Possible Applications (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 理化学研究所 開拓研究本部 岩崎中間子科学研究室 セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ミュオンビームを用いた革新的な透過イメージング (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 茨城テックプランター2021
• [学会発表] 世界初のミューオン加速の実現とミューオン線型加速器の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 京都大学高エネルギー研究室セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ミューオン線型加速器の開発と世界初の加速実証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 2021年度ビーム物理研究会・若手の会
• [学会発表] ミューオン加速用Disk-and-Washer空洞の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 2021年度ビーム物理研究会・若手の会
• [学会発表] ミューオンg-2/EDM実験のためのミューオン線形加速器の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 第10回"Muon科学と加速器研究"研究会
• [学会発表] J-PARC muon g－2/EDM実験：ミューオン線形加速器低速部におけるビーム輸送ラインの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 四塚 麻衣
  • 学会等名: 第26回ICEPPシンポジウム
• [学会発表] ミュオンg-2/EDM実験に向けた線型加速器によるミュオン加速 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 2019年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 招待講演
• [学会発表] APF方式IH-DTLプロトタイプによるミューオン加速に向けたビームライン開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中沢 雄河
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] J-PARC E34実験：ミューオン線形加速器におけるRFQとIH-DTL間ビーム輸送ラインのデザイン (2020)
  • 著者名/発表者名: 四塚 麻衣
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] J-PARC E34 実験：ミューオン線形加速器中速部用DAW 空洞の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] ミューオン線形加速器におけるスピンダイナミクスシミュレーション (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田 浩昌
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] ミューオン加速用Lバンド低エネルギーリニアックの概念設計 (2020)
  • 著者名/発表者名: 近藤 恭弘
  • 学会等名: 第17回日本加速器学会年会
• [学会発表] 自動サイクロトロン共鳴加速による超低速ミューオン加速の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: 第17回日本加速器学会年会
• [学会発表] ミューオン線型加速器におけるスピンダイナミクスシミュレーション (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田 浩昌
  • 学会等名: 第17回日本加速器学会年会
• [学会発表] ミューオン線形加速器のためのDisk-and-Washer空洞の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: 第17回日本加速器学会年会
• [学会発表] ミューオン線形加速器APF方式IH-DTLプロトタイプの大電力試験に向けた開発状況 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中沢 雄河
  • 学会等名: 第17回日本加速器学会年会
• [学会発表] J-PARC E34実験：低エミッタンスミューオンビーム実現に向けた高時間分解能バンチ幅モニタの性能向上 (2020)
  • 著者名/発表者名: 四塚 麻衣
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] Muon Linac for the J-PARC Muon g-2/EDM Experiment (2020)
  • 著者名/発表者名: 大谷将士
  • 学会等名: ILC Summer Camp 2020
• [学会発表] Development of Disk-and-Washer cavity formuonacceleration (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹内 佑甫
  • 学会等名: KEKスチューデントデイ
• [学会発表] Spin Dynamics Simulation in Muon LINAC (2020)
  • 著者名/発表者名: 安田 浩昌
  • 学会等名: KEKスチューデントデイ
• [学会発表] J-PARC E34実験のための高時間分解能ミューオンバンチ幅モニタの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 四塚 麻衣
  • 学会等名: Open-It 若手研究会2020@つくば