2017 Fiscal Year Annual Research Report
Muon acceleration for measurement of anomalous magnetic moment
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16H03987
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
近藤 恭弘 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, 副主任研究員 (40354740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 将士 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (90636416)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | RFQ / ミューオン加速 / 超低速ミューオン / ミューオン異常磁気モーメント / リニアック / 負ミューオニウム生成 / 高周波加速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画は、ミューオン異常磁気モーメント（ミューオンg-2）精密測定実験のためのミューオンリニアックのうち、初段加速器である高周波四重極加速空洞（RFQ）によるミューオン加速の実証を目的とする。これまでとは違った、より精密なミューオンg-2測定のためには、エミッタンスの小さいミューオンビームが必須であり、このビームをリニアックによって得るのが我々の計画である。
本年度は当初の計画通りミューオン加速実験を行った。加速実験を行う予定であったJ-PARCミューオン施設のHラインの建設が予定より遅れているため計画を変更し、汎用ビームラインであるDラインで加速実験を行うこととした。RFQ本体については当初計画ではJ-PARCリニアック用の予備機を用いる予定であったが、このRFQではDラインの実験エリアに収まらないので、J-PARC RFQの試作機である、本来の長さの半分のRFQを利用した。このため、RFQ出口の診断系架台をRFQ架台と一体の構造とする必要が生じたため、新たに設計し、製作した。RFQが変更になったので、RFQのビームシミュレーションを見直し、診断ビームラインの設計を変更した。また、ビーム検出器の真空チャンバも新たに製作した。
ミューオン加速実験は平成29年10月に行われ、世界初となるRF加速器によるミューオン加速に成功した。結果を論文にまとめて投稿し、採択されPhysical Review Accelerator and Beams誌に掲載予定である。
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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
本年度の研究計画では、RFQによるミューオン加速の実証が目的であった。加速実験を行う予定であったJ-PARCミューオン施設のHラインの建設が予定より遅れているため計画を変更し、J-PARC RFQの試作機を利用し、汎用ビームラインであるDラインで加速実験を行った。RFQ出口の診断系架台をRFQ架台と一体の構造とし、製作した、また、ビーム検出器の真空チャンバも新たに製作し、加速試験を行った。世界初となるRF加速器によるミューオン加速に成功し、結果はPhysical Review Accelerator and Beams誌に掲載予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、実際のg-2実験に用いるRFQの設計を行う。本年度加速実証実験に用いたRFQでは設計電場の1/9での使用となり加速効率が非常に悪い。ミューオンは寿命が2.2マイクロ秒と短く速やかな加速が重要であるので、実際にg-2実験を行うためには、ミューオン専用のRFQが必要である。このミューオン専用RFQでは、ボア半径を広げることで強い加速電場を掛けられるようにし、加速効率を向上させミューオンの崩壊による収量の減少を減らせる見込みである。入射マッチングや必要なアクセプタンス等、実際のビームによるデータを用いてさらなる最適化を行うことが重要となる。本年度の加速実験で得られた結果をフィードバックして、世界初となるミューオン加速専用RFQの設計を完成させる。この設計での実機RFQの製作は本研究課題の予算範囲を超えるので行わないが、これまでの経験から、この規模のRFQの製作期間としては1年以内が見込まれ、ビーム試験の結果を反映した設計が完了していれば、速やかに世界初となるミューオン加速用実機RFQを得ることが可能となる。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] First muon acceleration2018
Author(s)
S. Bae, H. Choi, S. Choi, Y. Fukao, K. Futatsukawa, K. Hasegawa, T. Iijima, H. Iinuma, K. Ishida, N. Kawamura, B. Kim, R. Kitamura, H. S. Ko, Y. Kondo, S. Li, T. Mibe, Y. Miyake, T. Morishita, Y. Nakazawa, M. Otani, G. P. Razuvaev, N. Saito, K. Shimomura, Y. Sue, E. Won, T. Yamazaki
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Journal Title
Physical Reveiw Accelerator and Beams
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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