Electron-proton scattering using the lowest-ever energy beam for precise determination of proton charge radius.

使用有史以来最低能量束进行电子-质子散射，以精确确定质子电荷半径。

• 批准号: 20H05635
• 负责人: 須田 利美
• 金额: $ 110.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05635/
• 关键词: 陽子電荷半径; 低エネルギー電子散乱; 極低運動量移行; 電荷形状因子; 断面積絶対値測定; 電子弾性散乱; Rosenbluth 分離; 電子散乱; 低運動量移行; 史上最低ビームエネルギー; 極低運動量移行領域; 陽子半径パズル

陽子電荷半径の精密決定のため、史上最低エネルギー（ 20-60 MeV）での電子・陽子弾性散乱断面積を広い散乱角度で高精度（10^-3) で測定する必要がある。この測定のため、加速器からの電子ビーム輸送系の高度化をおこなった。各種パラメータが不正確な既存の古い四重極電磁石を設計し直し、本実験に必要な電子ビーム供給を可能にする輸送系を建設した。また測定の長期安定性を担保し高品質な測定データ収集のため、安定性に問題のあった数多くの直流電源を高安定度な電源に置き換えた。同時にそれらビーム輸送系の制御系も更新し、また高真空度を安定に維持するためポンプやゲートバルブ等の真空系の更新もおこなった。直線加速器から供給される比較的運動量広がりの大きな電子ビームを高品質化（ビーム広がり 10^-3以下）するため、ビーム偏向部に耐熱性の優れたビームスリットも設置した。これら一連の作業により、本研究遂行に要求されていた電子ビームエネルギー、 20 - 50 MeV、で、運動量広がりが 10^-3 以下、標的上でのビーム広がりが 1 mm 以下の電子ビームが得られることを確認した。室内のビーム起源のバックグラウンドを抑えるため、シミュレーション結果に基づきビームダンプ（ビームストッパー）を設計、ビーム輸送系の最下流にシールドとともに設置した。また既存のスペクトロメータ１台目の焦点面検出機を室内のバックグランド（主としてガンマ線と中性子）から遮蔽するための、鉛シールドを設置し、測定上問題となるバックグランドの本格的な調査をおこなった。その結果、想定より約一桁バックグランド量が多いことが判明し、その対策を継続した。また電磁石スペクトロメータ系の性能評価を弾性散乱事象を利用しておこなった。その結果、焦点面位置の設計値からのずれが判明し、補正方法を確立、測定を継続した。

为了准确确定质子电荷半径，有必要在有史以来最低的能量（20-60 meV）上测量具有较高精度（10^-3）的电子弹性散射横截面区域。对于此测量，来自加速器的电子束传输系统已提前改进。重新设计了现有的具有不准确参数的旧四极电磁体，并构建了一个传输系统，该系统可以实现本实验所需的电子束供应。此外，为了确保测量的长期稳定性并收集高质量的测量数据，许多具有稳定性问题的DC功率来源已被高度稳定的功率来源取代。同时，还更新了这些梁传输系统的控制系统，并且还更新了泵和闸阀等真空系统，以保持稳定的高真空水平。为了以相对较大的动量扩展（梁散布在10^-3以下），提高电子束的质量，在梁偏转部分中还安装了具有出色耐热性的光束狭缝。通过这一系列的工作，我们确认了该研究所需的电子束能量为20-50 meV，动量扩散在10^-3以下，并且梁在目标上蔓延到1 mm以下。为了抑制房间中的光束原点的背景，根据模拟结果设计了一个梁垃圾箱（梁阻止器），并与屏蔽层在光束传输系统的底部流中安装。此外，安装了铅盾，以保护第一个现有的光谱仪免受背景（主要是伽玛射线和中子）的影响，并对背景进行了全面调查，这是测量问题的问题。结果，发现背景量的数量级比预期的大约一个数量级，并且继续进行措施。还使用弹性散射事件进行了电磁体光谱仪系统的性能评估。结果，发现了与焦平面位置的设计值的偏差，并建立了校正方法并继续进行测量。

项目成果

リサーチマップ（須田利美）

研究地图（菅田俊美）

Electron Scattering for Exotic Nuclei

奇异核的电子散射

• DOI: 10.1007/s12043-014-0865-8
• 发表时间: 2014
• 期刊: Pramana Journal of Physics
• 作者: Toshimi Suda;Akitomo Enozokizono;Masahiro Hara;Yuji Haraguchi;Sin’ichi Ichikawa;Kazuyoshi Kurita;Saki Matsuo;Tetsuya Ohnishi, Tadaaki Tamae;Mamoru Togasaki,Kyo Tsukada,Teruaki Tsuru;Shuo Wang;Shunpei Yoneyama and Masanori Wakasugi;T. Suda
• 通讯作者: T. Suda

Performance evaluation of a silicon strip detector for positrons/electrons from a pulsed a muon beam

脉冲 μ 子束正电子/硅带探测器的性能评估

• DOI: 10.1088/1748-0221/15/04/p04027
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Aoyagi T.;Honda Y.;Ikeda H.;Ikeno M.;Kawagoe K.;Kohriki T.;Kume T.;Mibe T.;Namba K.;Nishimura S.;Saito N.;Sasaki O.;Sato N.;Sato Y.;Sendai H.;Shimomura K.;Shirabe S.;Shoji M.;Suda T.;Suehara T.;Takatomi T.;Tanaka M.;Tojo J.;Tsukada K.;Uchida T.;Ushizawa T
• 通讯作者: Ushizawa T

Shandon University(中国)

山东大学（中国）

Hampton University/Texas A&M(米国)

汉普顿大学/德克萨斯农工大学（美国）