2016 Fiscal Year Annual Research Report
Ｊ－ＰＡＲＣでのバンチ化中性子と大口径ＴＰＣを用いた世界最高精度の中性子寿命測定
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15J04202
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
富田 龍彦 九州大学, 理学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 中性子 / 基礎物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、加速器で生成された中性子を用いての寿命測定実験であり、これは世界で初めての試みである。既存の中性子寿命を決定している他実験と独立な手法を用いることにより、これまでに問題となっていた系統誤差の要因を排除した高精度な寿命測定が期待されている。本年度は大強度陽子加速器施設(J-PARC)でビームを用いた物理測定を行い、統計精度O(1)%精度のデータを取得した。現在このデータの解析をコラボレーション内で協力しつつ実行しており、現在は解析の最終段階に至っている。最初の物理成果は2017年度中に報告する予定である。現在J-PARCの運転強度が予定されていたものよりも低い状態であるため、統計量としてのハンデがあるが、解析手法の確立、系統誤差の洗い直しの評価が進行しており、2017年夏以降に予定されているビーム強度増強に伴い1%を切る精度での寿命測定実験が可能になると考えられる。
本研究はこれまでの中性子寿命を決定してきた既存の手法間で生じていた差異を検証し、高精度で中性子の寿命を決定することを目的としており、これまでの実験からO(1)%精度での物理データを取得することができた。今後はO(0.1)%精度での寿命決定を目指し、検出器・ビーム輸送系のアップグレードを行っていく予定である。アップグレードの基本方針としては統計量確保のためのビーム径の大型化、背景事象低減と系統誤差の低減のための低ガス圧化が基本方針となっており、来年度はこの方針に基づいた計画で実験を進めていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度のシャットダウンからJ-PARCのビーム強度が制限されてしまったため、当初計画していた統計量を確保するためにビーム運転期間を延ばす必要があった。しかし、本年度4~6月にかけて取得した物理データでO(1)%の統計精度を達成することができた。また解析も現在順調に進行中であり、2017年度中に結果を報告できると考えている。今後は0.1%精度での寿命測定実験のためにアップグレードを進行させる予定である。基本方針となった低ガス圧化・ビームの大型化については、既に研究が進行中であり、特に低ガス圧化に関しては、低ガス圧運転を実現するためにASICを用いた低発熱のアンプの開発を行った。評価基板を用いてゲインと発熱、クロストーク量などを見積もり、要求を満たしていたため、実機用基板の少数制作し、実機上での評価を始めている。また、併せて現在の検出器を用いた状態で低ガス圧運転をテストしており、現在の動作ガス圧の1/4までは問題なく動作させる事が可能であることを示した。来年度は現在一部しか制作していないアンプを必要な全体数制作し、実機に組み込み試運転を行うことを予定している。2017年度後期にはJ-PARCのビーム強度が向上するため、ビームの大型化と併せて0.1%精度に向けた測定が可能となると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度はアップグレードを実装し運転評価を行う段階である。低ガス圧化に向けてのアンプの開発はほぼ完成しており、DAQシステムの改善を来年度に実施する予定である。またビームの大型化に関してはグループ内の共同実験者により進行中であり、こちらも2017年度中には実際の装置に組み込むことができると想定している。これら２つのアップグレードを実装し、2017年度後期には0.1%精度に向けたデータ取得ができると考えている。
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Research Products
(4 results)
