高輝度・大強度超低速ミュオン用軸収束ソレノイド収集系の設計・開発

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19206014
• 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: 三宅 康博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 大強度陽子加速器計画推進部, 教授 (80209882)
• 研究分担者: 中原 一隆 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, 博士研究員 (30455323) ; 下村 浩一郎 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, 研究機関講師 (60242103) ; 西山 樟生 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, 教授 (50164611) ; STRASSER Patrick 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, 研究機関講師 (20342834) ; 荻津 透 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 大強度陽子加速器計画推進部, 教授 (30185524)
• キーワード: ミュオン / 偏極 / スピン / 低速ミュォン / 超伝導電磁石 / 水素原

研究概要

本研究の目的は、高輝度・大強度超低速ミュオンビームを得るために、軸収束大立体角表面ミュオンソレノイド収集系の設計・開発を行うことである。従来の加速器施設では、生成標的から2次ビームを引き出すのに四重極電磁石を用いられてきた。この手法では高々40mSr程度の取り込み立体角しか得ることができない。しかしながら本科研費で提案している軸収束大立体角表面ミュオンの引き出し系(常伝導耐放射線ソレノイド+超伝導湾曲ソレノイド)では、400mSrの大立体角で2次ビームを引き出し、実験室への効率的な輸送が可能となる。この手法を確立することができればJ-PARC加速器施設において、世界最高強度表面ミュオンビーム(4MeV)を毎秒5x10^8個引き出す事ができる。現在のKEK、理研RAL施設での表面ミュオン強度は、各々毎秒10^4個(KEK)、毎秒5x10^5個(RAL)程度であり、3桁から5桁もの強度増強が可能である。その結果として、表面ミュオンを減速して得られる超低速ミュオンビームを飛躍的に大強度化(毎秒10^<4-5>個)することができ、表面・界面磁性、触媒化学等の研究に極めて大きいインパクトを与える事ができる。また、正の表面ミュオンだけでなく運動量が等価の負ミュオンも同時に引き出すことができるというユニークな試みである。
2007年度は、湾曲超伝導電磁石の設計を行い、且つ、超伝導線材の購入、並びに超伝導コイルを自作するための巻き線機を設計、製作した。2008年度には、テストコイル製作し、磁場測定等行う予定ある。

研究成果

• [雑誌論文] Pulsed source of ultra low energy positive muons for near-surface μSR studies (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Bakule, Y. Matusda, Y. Miyake, K. Nagamine, et. al.
  • 雑誌名: NIM B 266 ページ: 335-346
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超低速ミュオンスペクトロスコピー (2007)
  • 著者名/発表者名: 三宅 康博
  • 雑誌名: 原子核研究 52 ページ: 13-21
• [雑誌論文] Design of the Large Acceptance Muon Beamline at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nakahara, Y. Miyake, K.Shimomura, et. al.
  • 雑誌名: AIP conference Proceedings 981 ページ: 312-314
  • 査読あり
• [学会発表] J-PARC Muon Source,MUSE (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyake
  • 学会等名: International symposium on "Pulsed Neutron and Muon Sciences,
  • 発表場所: Mito
  • 年月日: 2008-03-06
• [学会発表] The Super Omega Muon Beamline at J-PARC (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Nakahara
  • 学会等名: International symposium on "Pulsed Neutron and Muon Sciences,
  • 発表場所: Mito
  • 年月日: 2008-03-06
• [学会発表] Prospects for Ultra Low Energy Muon Beam at J-PARC (2008)
  • 著者名/発表者名: P.Bakule, Y.Matsuda, Y.Miyake, et. al.
  • 学会等名: International symposium on "Pulsed Neutron and Muon Sciences,
  • 発表場所: 水戸
  • 年月日: 2008-03-06
• [学会発表] Muon Beams at the J-PARC Muon Facility and their application (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyake
  • 学会等名: Intemational Symposium on Charged Particle and Photon Interactions with Matter, ASR2007
  • 発表場所: 東海村、原子力機構
  • 年月日: 20071106-09
• [学会発表] Design of the Large Acceptance Muon Beamhne at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Nakahara
  • 学会等名: 9th Irnternational Workshop on Neutrino Fac tories and Superbeam
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20070806-11
• [学会発表] J-PARC Muon Science Facility and its physics to be planned (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyake
  • 学会等名: International Conference on Muon Catalyzed Fusion and Related Topics μCF-07
  • 発表場所: Dubna(ロシア)
  • 年月日: 20070618-21
• [学会発表] Construction of the Super Omega Muon Beamhne at J-PARC (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Nakahara
  • 学会等名: International Conference on Muon Catalyzed Fusion and Related Toics μCF-07
  • 発表場所: Dubna(ロシア)
  • 年月日: 20070618-21
• [学会発表] J-PARCに於けるミュオン利用研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 三宅 康博
  • 学会等名: 高エネルギー加速器科学奨励会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-10-10
• [学会発表] 大立体角・大口径ソレノイドを用いたスーパーオメガミュオンビームラインの設計 (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Nakahara
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年会
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2007-09-21