完全偏極超低速ミュオンの開発

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22246008
• 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, 物質構造科学研究所, 教授 (80209882)
• 研究分担者: 牧村 俊助 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, 技師 (10391715) ; PATRICK Strasser 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) ; 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, その他部局等, 名誉教授 (50164611) ; 長嶋 泰之 東京理科大学, 理学部, 教授 (60198322) ; 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, 准教授 (60242103) ; 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, 研究機関講師 (60311338) ; 藤森 寛 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, 先任技師 (60391786) ; 池戸 豊 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, 研究員 (90415050)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: ミュオン / 超低速ミュオン / 真空紫外レーザー / パルスレーザー / 表面 / 仕事関数 / Na蒸着 / 水素

研究概要

これまでにパルス状ミュオン（μ）ビームと真空紫外レーザー (VUV) 光を組み合わせるという新しい手法により、従来不可能とされた低速・高エミッタンス・高時間分解能を有し、且つ従来の1/100のビーム径をもつ超低速μビームを創り出すことに成功している。しかしながら、超低速μビームをプローブとした表面物性研究をさらに進展させるためには、打ち込み深さを1 nmの精度で制御可能ならしめると同時に、μのスピン状態を制御する開発が極めて重要である。本研究では、超低速μビームの単色性の向上・マイクロビーム化を行うための低温度超低速μ生成標的の開発及びμが電子を２個有するMu-ビームの開発を行うことを目的としている。本研究の最終目標は、表面水素研究やナノ物性研究ひいてはスピントロニクス等の産業応用に展開が待ち望まれている画期的な表面・界面研究のプローブとして、完全偏極・高輝度超低速μビームを誕生させることである。
東日本大震災の影響、ならびにハドロン施設での事故等があり、ビームタイムが延び延びになったが、標的チャンバー、Csイオン源、Naイオン源の製作を行い、標的であるタングステン（W）の仕事関数を小さくし、低温でもMuならびにMu-を真空中に取り出すための実験を行っている。特に、表面の仕事関数を下げる為のCs、ならびにNa蒸着実験では、室温から１５００Kまでの範囲でのMu-発生の実験の温度効果を測定した。実験結果は現在、解析中ではあるが、プレリミナリーな解析では、有為な発生が観測できた可能性が高い。もし、Mu-を効率よく生成する事ができれば、レーザーを用いずに低速のミュオンビーム実験が可能になり、スピントロニクスなどの材料研究にとどまらず、g－２のような素粒子原子核の研究にも大いに貢献する事が期待される。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] Ultra Slow Muon Project at J-PARC MUSE (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyake,Y. Ikedo,K. Shimomura,P. Strasser, T.Nagatomo, J. Nakamura,S. Makimura, N. Kawamura, H. Fujimori,A. Koda, Y. Kobayashi,K. Nishiyama,R. Kadono, W. Higemoto,T. Ito,T. Ogitsu,Y. Makida, K.Sasaki,T. Adachi,E. Torikai
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc 巻: 2,010101 ページ: 1-6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.2.010101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of Ultra Slow Muon Beam Line at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagatomo,Y. Ikedo,P. Strasser,S. Makimura,J. Nakamura,K. Nishiyama,K. Shimomura,N. Kawamura,A. Koda,H. Fujimori, Y. Kobayashi,T. U. Ito,W. Higemoto,A. D. Pant, R. Kadono,E. Torikai, Y. Miyake
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc 巻: 2, 010102 ページ: 1-5
  • DOI: 10.7566/JPSCP.2.010102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Manufacturing Method of Highly Pure Tungsten Foil for Thermal Muonium Generation (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Makimura,M. Onoi,M. Wakasugi,T. Nagatomo,Y. Ikedo,P. Strasser, K. Shimomura, J. Nakamura, K. Nishiyama, Y.Miyake
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc 巻: 2, 010104 ページ: 1-6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.2.010104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of High-Rate Positron Tracker for the Muonium Production Experiment at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kanda H. Fujimori Y. Fukao Y. Ikedo K. Ishida M. Iwasaki N. Kawamura K. M. Kojima M. Lee S. Makimura T. Mibe Y. Miyake J. Nakamura Y. Nagashima T. Nagatomo K. Nagumo S. Nishimura S. Okada N. Saito K. Shimomura T. Suzuki P. Strasser K. Ueno E. Won
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 2 ページ: 010404 ,1-7
  • DOI: 10.7566/JPSCP.2.010404
  • 査読あり
• [雑誌論文] U-line at MLF/J-PARC for Ultra Slow Muon Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikedo, Y.Miyake, K.Shimomura, P.Strasser, N.Kawamura, K.Nishiyama, S.Makimura, H.Fujimori, A.Koda, J.Nakamura, T.Nagatomo, Y.Kobayashi, T.Adachi, A.Datt Pant, T.Ogitsu, T.Nakamoto, K.Sasaki, H.Ohhata, R.Okada, A.Yamamoto, Y.Makida, M.Yoshida, T. Okamura, R. Ohkubo, W. Higemoto, T. U. Ito, K. Nakahara, K. Ishida
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 2 ページ: 010103,1-4
  • DOI: 10.7566/JPSCP.2.010103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Positron separators in Superomega muon beamline at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikedo.Y, Miyake.Y, Shimomura.K, Strasser.P, Kawamura.N, Nishiyama.K, Makimura.S, Fujimori.H, Koda.A, Nakamura. J, Nagatomo.T, Kobayashi.Y, Adachi.T, Pant. A. D, Ogitsu.T,Nakamoto. T, Sasaki. K, Ohata. H, Okada. R, Yamamoto. A, Makida. Y, Yoshida. M, Okamura. T, Okubo. R, Higemoto. W, Ito. T. U, Nakahara K and Ishida K
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B : Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 317, Part B ページ: 365-368
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2013.07.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra slow muon microscopy by laser resonant ionization at J-PARC, MUSE (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyake, Y. Ikedo, Y. Shimomura, K. Strasser, P. Kawamura, N. Nishiyama, K. Koda, A. Fujimori, H. Makimura, S. Nakamura, J. Nagatomo, T. Kadono, R. Torikai, E. Iwasaki, M. Wada, S. Saito, N. Okamura, K. Yokoyama, K. Ito, T. Higemoto, W.
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 216 ページ: 79-83
  • DOI: 10.1007/s10751-012-0759-4
  • 査読あり
• [学会発表] J-PARC/MLFにおけるスーパーオメガミュオンビームラインVIII (2013)
  • 著者名/発表者名: 池戸豊,三宅康博,下村浩一郎,Patrick Strasser,河村成肇,西山樟生,牧村俊助,藤森寛,幸田章宏,小林庸男,中村惇平,長友傑,足立泰平,荻津透,槙田康博,吉田誠,佐々木憲一,岡村崇弘,大畠洋克,中本建志,岡田竜太郎,山本明,大久保隆治,髭本亘
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] アルカリ金属を蒸着したタングステン表面からのミュオニウム放出実験2 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木卓爾,神田聡太郎,西村昇一郎,南雲一章,深尾祥紀,長友傑,池戸豊,上野一樹,立花隆行,中村惇平,河村成肇,ストラッサー・パトリック,牧村俊助,藤森寛,三部勉,下村浩一郎,小嶋健児,鈴木聡,西山樟男,齋藤直人,長嶋泰之,三宅康博
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] J-PARC MUSEにおける超低速ミュオンビームラインの建設２ (2013)
  • 著者名/発表者名: 長友傑, Patrick Strasser, 池戸豊, 牧村俊助, 中村惇平, 西山樟生, 河村成肇 , 下村浩一郎, 藤森寛, 小林庸男, 大久保隆治, 伊藤孝, 髭本亘, 門野良典, 鳥養映子, 三宅康博
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130326-20130329
• [学会発表] Staus of Superomega muon beamline II (2013)
  • 著者名/発表者名: 池戸豊, 三宅康博，下村浩一郎，Patrick Strasser，河村成肇，西山樟生，牧村俊助，藤森寛，幸田章宏，小林庸男，中村惇平，長友傑，足立泰平，荻津透，槙田康博，吉田誠，佐々木憲一，岡村崇弘，大畠洋克，中本建志，岡田竜太郎，山本明，大久保隆治，髭本亘
  • 学会等名: 第5回 Muon科学と加速器研究
  • 発表場所: KEK, Tsukuba
  • 年月日: 20130106-20130108
• [学会発表] Positron Separators in Superomega muon beamline at J-PARC (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikedo
  • 学会等名: EMIS 2012
  • 発表場所: Kunibiki Messe, Matsue
  • 年月日: 20121202-07
• [学会発表] 超低速ミュオン顕微鏡計画の現状 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博
  • 学会等名: 第6回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20121127-28
• [学会発表] J-PARC/MLFにおけるスーパーオメガミュオンビームラインVII (2012)
  • 著者名/発表者名: 池戸豊,三宅康博,下村浩一郎,Patrick Strasser,河村成肇,西山樟生,牧村俊助,藤森寛,幸田章宏,小林庸男,中村惇平,長友傑,足立泰平,荻津透,槙田康博,吉田誠,佐々木憲一,岡村崇弘,大畠洋克,中本建志,山本明,大久保隆治,髭本亘
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] アルカリ金属を蒸着したタングステン表面からのミュオニウム放出実験1 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木卓爾,神田聡太郎,南雲一章,深尾祥紀,長友傑,池戸豊,立花隆行,中村惇平,河村成肇,ストラッサーパトリック,牧村俊助,藤森寛,三部勉,下村浩一郎,小嶋健児,鈴木聡,西山樟生,齊藤直人,長嶋泰之,三宅康博
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-21
• [学会発表] J-PARC MUSEにおける超低速ミュオンビームラインの建設 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長友傑, Patrick Strasser, 池戸豊, 牧村俊助, 中村惇平, 西山樟生, 河村成肇 , 下村浩一郎, 藤森寛, 小林庸男, 大久保隆治, 伊藤孝, 髭本亘, 門野良典, 鳥養映子, 三宅康博
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120918-20120921
• [学会発表] 超低速ミュオン顕微鏡A01 班の現状 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅康博, ストラッサー・パトリック, 牧村俊助, 中村惇平, 長友傑, 池戸豊, 下村浩一郎, 西山樟生, 幸田章宏, 河村成肇, 小林庸男, 髭本亘, 伊藤孝, 小嶋健児, 門野良典, 石田勝彦, 鳥養映子
  • 学会等名: 超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア第2回領域会議
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20120830-20120901
• [学会発表] WG4 - J-Parc Muon Facility (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikedo, Y. Miyake,K. Shimomura,P. Strasser,N. Kawamura,K. Nishiyama,S. Makimura,H. Fujimori,A. Koda, J. Nakamura, T. Nagatomo, Y. Kobayashi, T. Adachi, Y. Matsuda, T. Ogitsu, T. Nakamoto, K. Sasaki, H. Ohhata, A. Yamamoto, Y. Makida, M. Yoshida, T. Okamura, R. Ohkubo, W. Higemoto, T. U. Ito, K. Nakahara, K. Ishida
  • 学会等名: NuFACT 2012
  • 発表場所: Jefferson Lab., USA
  • 年月日: 20120723-20120728
• [学会発表] J-PARC/MLFにおけるスーパーオメガミュオンビームラインの現状
  • 著者名/発表者名: 池戸豊, 三宅康博，下村浩一郎，Patrick Strasser，河村成肇，西山樟生，牧村俊助，藤森寛，幸田章宏，小林庸男，中村惇平，長友傑，足立泰平，荻津透，槙田康博，吉田誠，佐々木憲一，岡村崇弘，大畠洋克，中本建志，岡田竜太郎，山本明，大久保隆治，髭本亘
  • 学会等名: MLFシンポジウム
  • 発表場所: 日本科学未来館
• [学会発表] Uライン スーパーオメガミュオンビームライン
  • 著者名/発表者名: 池戸豊, 三宅康博，下村浩一郎，Patrick Strasser，河村成肇，西山樟生，牧村俊助，藤森寛，幸田章宏，小林庸男，中村惇平，長友傑，足立泰平，荻津透，槙田康博，吉田誠，佐々木憲一，岡村崇弘，大畠洋克，中本建志，岡田竜太郎，山本明，大久保隆治，髭本亘
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル
• [備考] 超低速ミュオン顕微鏡と極微μSR法創成
  • URL: http://slowmuon.kek.jp