ミューオン物理学の新展開を狙うスーパー・ミューオン・ビームの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15GS0211
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 久野 良孝 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30170020)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 正治 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80290849) ; 中野 貴志 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (80212091) ; 能町 正治 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90208299) ; 二宮 史郎 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (80304062) ; 菅谷 頼仁 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80324747)
• Keywords: ミューオン / 位相空間回転 / ビーム冷却 / 高周波加速空胴 / ミューオン蓄積リング / ファインメット / 固定磁場型強収束加速器 / 高輝度化

Research Abstract

スーパー・ミューオン・ビームの研究では、ミューオン・ビームの高輝度化技術の確立を目指している。この高輝度化技術として、ミューオンの運動エネルギーを揃える位相空間回転技術と、ミューオン・ビームのエミッタンスを小さくするビーム冷却技術を検討している。特に、位相空間回転は、運動エネルギーの高いミューオンを減速し、低いミューオンを加速することによって、エネルギーを揃えるという技術である。これらの技術の実証をおこなうために、我々は、ミューオンを蓄積するリングと、ミューオンを加速および減速する高周波加速空胴とその電源の製作を進めている。平成15年度には、(1)ミューオン蓄積リングの設計、ミューオン・ビーム光学的設計、を行った。特に加速器リングとして固定磁場型強収束加速器を採用することを決定し、そのリング仕様を検討した。このビーム解析には、非線形効果が重要となるので、シミュレーション計算を進めた。また、平成16年度以降に製作予定している電磁石の概念設計をした。特に、異方性中間磁極を用いた電磁石を考案し、現在その基本特許の申請中である。さらに、(2)ミューオンは不安定粒子であるので、それらを加速または減速するためには非常に大きな加速空胴の電場が必要となる。それを達成するために、普通使用されるフェライトの代わりに、アモルファス金属(ファインメット)を使った高周波加速空胴のコアを設計製作した。また、高周波加速空胴をパルス的に運転することで瞬間的に大きな電場をだすような電源とアンプを設計製作し、電源とアンプの単体試験を大阪大学核物理研究センターにて行った。平成16年度の製作予定の高周波加速空胴をつなげることによって、その全体的な試験を行う。