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2013 年度 実績報告書

世界最高密度の極低エネルギー中性子貯蔵による次世代・超対称性理論研究の基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 23244047
研究機関東京大学

研究代表者

山下 了  東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 准教授 (60272465)

研究分担者 北口 雅暁  名古屋大学, 現象解析研究センター, 准教授 (90397571)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワード素粒子実験 / 量子ビーム / 宇宙物理 / 材料加工・処理 / 精密研磨
研究実績の概要

本研究では、 (1)極低エネルギー中性子(UCN)の輸送・貯蔵用の界面技術の確立 (2)加速器に同期する磁場を用いた中性子収束方式の確立を目的としている。 (1)に関しては、UCNガイド管の大型化に向けて大量作成可能な中性子ミラーの成膜方法の検討を行った。 ダイヤモンドライクカーボン、ニッケルカーボン合金などの中性子反射特性をJ-PARC中性子反射率計を用いて評価した。特に重水素化したダイヤモンドライクカーボンは中性子に対する光学ポテンシャルが243 neVを達成し実用レベルのものを作成することに成功した。またそれらの非鏡面反射率を定量的に評価するための実験を行い、実機において88%の輸送効率を達成できる見込みが得られた。非鏡面反射率を表面粗さの測定から導出するための物理モデルを構築した。
(2)に関して、超冷中性子密度を保持して発生位置から実験領域へ輸送する「Rebuncher」という装置を開発した。Rebuncherは磁場中でUCNのスピンを反転させることでエネルギーを調整し、実験領域位置へ同時に到達させ空間的に集束させる装置である。Rebuncherによる運動エネルギー変化は印可される高周波磁場の周波数に比例する。コンデンサーの改良により周波数帯域を7MHzから30MHzと拡張し、より広いエネルギーのUCNを集束できるようにした。電力源を 1kW から 3kW に増強し、中性子スピン反転率100%に必要な磁場強度(2mT) が得られるようになった。3He ガスを使った比例計数管である UCN検出器は、回路上のノイズが大きかったため、改良した。ドップラーシフターからの振動によるマイクロフォニックノイズの影響を避けるため、通常の電荷積分型ではなくハイパスフィルターを付加し、信号よりも低い周波数帯のノイズの除去を図った。理研小型中性子源にて中性子検出動作をテストした。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち謝辞記載あり 5件、 査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Development of Slow Neutron Accelerator for Rebunching Pulsed Neutrons2015

    • 著者名/発表者名
      S. Imajo et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of LINAC2014

      巻: 1 ページ: 1062-1064

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Development of a Low Energy Neutron Accelerator for Rebunching Pulsed Neutrons2015

    • 著者名/発表者名
      S. Imajo et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of IPAC2014

      巻: 1 ページ: 751-753

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Production of Ultra Cold Neutrons by a Doppler Shifter with Pulsed Neutrons at J-PARC2014

    • 著者名/発表者名
      K. Mishima et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 528 ページ: 012030

    • DOI

      10.1088/1742-6596/528/1/012030

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a new neutron mirror made of deuterated Diamond-like carbon2014

    • 著者名/発表者名
      D. Sakurai et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 528 ページ: 012010

    • DOI

      10.1088/1742-6596/528/1/012010

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a simulation for measuring neutron electric dipole moment2014

    • 著者名/発表者名
      R. Katayama et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 528 ページ: 012031

    • DOI

      10.1088/1742-6596/528/1/012031

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of UCN rebuncher for nEDM experiments with pulsed source2014

    • 著者名/発表者名
      S. Imajo, et al
    • 学会等名
      FOURTH JOINT MEETING OF THE NUCLEAR PHYSICS DIVISIONS OF THE AMERICAN PHYSICAL SOCIETY and The PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
    • 発表場所
      Waikoloa, Hawaii
    • 年月日
      2014-10-11
  • [学会発表] Development of Slow Neutron Accelerator for Rebunching Pulsed Neutrons2014

    • 著者名/発表者名
      S. Imajo, et.al
    • 学会等名
      LINAC2014
    • 発表場所
      Geneva, Switzerland
    • 年月日
      2014-08-31
  • [学会発表] Development of devices for next-generation nEDM experiment2014

    • 著者名/発表者名
      K. Mishima
    • 学会等名
      UCN2014
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2014-07-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Neutron Doppler Shifter and UCN Accelerator2014

    • 著者名/発表者名
      S. Imajo
    • 学会等名
      J-PARC2014
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2014-07-14
  • [学会発表] Fundamental Physics with Cold Neutron at J-PARC2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kitaguchi
    • 学会等名
      J-PARC2014
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2014-07-13
  • [学会発表] Simulation Study for Systematic Uncertainty Suppression in nEDM Experiment Assuming Various Surfaces Roughness2014

    • 著者名/発表者名
      R. Katayama, et al
    • 学会等名
      J-PARC2014
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2014-07-13
  • [学会発表] Experimental Study on Neutron Diffuse Reflection due to Surface Roughness for nEDM Measurement2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Seki, et al
    • 学会等名
      J-PARC2014
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2014-07-13
  • [学会発表] The Development of a Low Energy Neutron Accelerator for Rebunching Pulsed Neutrons2014

    • 著者名/発表者名
      S. Imajo et.al.
    • 学会等名
      IPAC2014
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2014-06-16
  • [備考] 研究室 中性子電気双極子能率ページ

    • URL

      http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/yamashita/?page=neutron_edm

  • [備考] 研究室学術論文ページ

    • URL

      http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/yamashita/?page=papers

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公開日: 2016-06-01  

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