| 研究課題/領域番号 |
24224006
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
青木 正治 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80290849)
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| 研究分担者 |
金正 倫計 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 研究主席 (10354747)
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)
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)
三原 智 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 (80292837)
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| 研究期間 (年度) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| キーワード | 素粒子実験 / 荷電レプトンフレーバ非保存 / ミューオン |
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| 研究実績の概要 |
昨年度に製作した物理測定用高バースト耐性MWPCの総合性能試験を京大原子炉実験所の電子ライナックで行った。全読み出しチャンネルを自主開発したFADCで読み出すことに成功した。
その性能試験において、予期しないセンスワイヤー破断現象に直面した。ワイヤーからの放電はプロトタイプでもまれに発生していたためワイヤー間隔を0.5 mmから0.7 mmに変更する対策を行っていたにもかかわらず、総ワイヤー数が大幅に増加した影響もあってMWPC全体としての稼働効率が大幅に低下してしまう事態となった。実体顕微鏡でワイヤーを観察しながら高電圧をかけるなどの徹底した調査を行い、本MWPC(センスワイヤーとポテンシャルワイヤーを狭間隔で配置する)に固有の、静電引力によるセンスワイヤー復元力の低下が原因であることを突き止めた。
この問題を解決するため、プロンプトバーストの時だけMWPCを非動作状態とする「常時動作方式」での高電圧スイッチングを変更し、測定時間中だけMWPCを動作状態とする「常時非動作方式」とした。これにより、センスワイヤー復元力の低下を防ぐことに成功し、J-PARC MLFで行ったビーム試験においても長時間安定に動作することを確認した。
以上の改良点を取り入れた高バースト耐性MWPCを2台製造した。また、新しい高電圧スイッチング方式に対応した新型高電圧スイッチ電源を製造した。
TRIUMFから無償で借受けているスペクトロメータ用電磁石の磁場測定を行い、モンテカルロ計算と組み合わせることによって、μ-e転換過程の探索測定で要求される性能を十分満たせることを確認した。
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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
物理測定に向けて電子スペクトロメータの開発を着実に推し進めている。
まず、本作MWPCにおいてワイヤー間放電に伴うワイヤー破断現象に直面したものの、最終的には放電発生のメカニズムを解明することに成功し、高電圧スイッチング方式の変更により問題を解決することができたことの意義は大きい。
自主開発した100MHz FADCを複数台同時に読み出す試験を行い、適切なネットワークスイッチの採用とネットワーク配置の最適化により、ネットワーク輻輳などによるデータ収集率の低下が無い高いデータ転送レートで動作することを確認した。TRIUMFから借用しているスペクトロメータ用電磁石の磁場測定結果も良好で、物理測定で要求される性能を十分達成できることが確認できた。
以上述べたように、電子スペクトロメータの開発は順調である。
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| 今後の研究の推進方策 |
新しい高電圧スイッチング方式に対応できるように、高バースト耐性MWPC全数台の改造を行う。改造したMWPCをスペクトロメータ電磁石に取り付けて、スペクトロメータシステムとして完成させる。
物理測定で収集するデータ量が膨大になるので、KEKのテープライブラリシステムなどを活用したデータ管理システムの構築を行う。
大立体角ビームラインの設計を推し進め、施設側によるタイムリーな建設に協力する。
ビームラインが稼働したらまず、ミッシェル崩壊などを用いてスペクトロメータシステムの運動量校正を行う。さらに、ミューオンが電子軌道上で崩壊することによって発生するバックグランドスペクトルの測定実験を行う。測定器システムに問題がないことを確認し次第、ミューオン電子転換過程を探索する条件で長期データ収集を行い、物理データ解析を行う。
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