| 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, 理学研究科, 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, 原子力科学研究部門 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 |
カナダTRIUMF研究所から借用しているスペクトロメータ電磁石の動作性能試験を2015年7月にJ-PARC MLFで行った。詳細な磁場測定も行い、当該電磁石の上下磁極位置にズレがあることを見出した。ただし、このズレを組み込んだOpera3D計算磁場と測定磁場はよく一致している。このズレが電子の運動量測定に与える影響をモンテカルロ計算で評価し、物理測定に与える影響は無視できるほど小さいことを確認した。本電磁石は本研究に使用するために十分な性能を有していると結論した。
本物理実験に使用する高バースト耐性MWPC実機の動作試験を京大原子炉実験所の電子ライナックやJ-PARC MLFで行った。この際、予期しないワイヤー破断現象に直面した。この問題は、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本MWPCに固有の問題である。高電圧駆動方式を変更し、電子運動量を測定する時間だけMWPCを動作状態とすることによって解決した。
これらの経験を活かして、高いワイヤー破断耐性を持ったMWPCと新型高電圧スイッチを製造した。ビーム試験を行い、長時間安定して動作することを確認した。またこの性能試験ではMWPCガスゲインの測定も行い、ペデスタルから十分分離した信号強度が得られることを実験的に確認した。
さらに、高電圧切り替えに伴う読み出し信号線ベースラインの振動を、高電圧駆動回路の最適化（スナバー回路やダンピング抵抗の挿入）によって小さく抑えることに成功した。
既存のJ-PARC MLF D2実験エリアにおいて、小型電磁石と4台の本実験用高バースト耐性MWPCを組み合わせたシステムを動作させる総合試験を行い、全てのMWPCを安定して長時間動作させることに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
物理測定に向けた電子スペクトロメータの開発は着実に進展している。
MWPCの狭間隔ワイヤー配置に伴うワイヤー破断現象を解決するために若干遅れたが、高電圧スイッチング方式を改良することによって解決することができた。
新開発MWPCを4台用いた総合試験では安定したデータ収集に成功しており、電子スペクトロメータの開発は粛々と進捗している。
ミューオン電子転換過程の探索測定に用いる大立体角ビームラインの建設が遅れている。
J-PARC MLF Dラインなど、既存のビームラインを活用してスペクトロメータシステム全体の動作確認やバックグランド測定、解析システムの構築などを行なっており、大立体角ビームラインが完成すれば直ちに物理測定を開始できるように準備を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
既存のビームラインを活用して、ミューオンが原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のスペクトル測定実験を推進する。これによって、スペクトロメータシステム全体の動作確認や解析手法の開発も推し進める。
大立体角ビームラインが完成し次第、スペクトロメータの設置調整を行い、ミッシェル崩壊などを用いたシステムの校正を行う。バックグランドのスペクトルも再測定をして装置全体に問題がないことを慎重に確認し、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う。データ収集と並行して物理解析を推し進める。
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