ミューオンg-２精密測定に向けた高品質ミューオンビーム入射技術の確立

建立高质量μ介子束注入技术以精确测量μ介子g-2

• 批准号: 20J21440
• 负责人: 中沢 雄河
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21440/
• 关键词: ミューオン; 異常磁気能率; 電気双極子能率; IH-DTL; 線形加速器; g-2; EDM

大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、前例のないミューオン加速器による空間的・エネルギー的に拡がり(エミッタンス)が小さいミューオンビームを用いたミューオン異常磁気能率(g-2)及び電気双極子能率(EDM)の精密測定実験を計画している。本研究では、ミューオン加速器の低速領域を担うInterdigital H-mode drift tube linac (IH-DTL)の研究開発を推進した。今年度は(1) IH-DTLプロトタイプの大電力試験、(2)IH-DTL実機の性能評価試験を行った。(1)ミューオン加速に必要な電圧を励振するために大電力高周波電力をIH-DTLに投入する必要があるが、324-MHz IH-DTLの大電力運転の前例はない。そこで、原理実証のための実機の1/3スケールのプロトタイプを開発し、大電力運転の実証試験を実施した。運転初期は、多数の放電とガス放出が発生したが、運転開始から32時間後、要求の高周波電力に到達した。また、7時間の電力保持試験では、放電は一度も発生しなかったことから、324-MHz IH-DTLが安定に動作可能であることが実証できた。本成果は学術論文としてまとめた。(2) 昨年度に製作したIH-DTL実機の性能評価試験を実施した。加速器性能の重要なパラメータである共振周波数やQ値は3次元有限要素法解析よる設計値を精度よく再現した。また、特異値分解を応用した電場補正手法により、IH-DTLの加速電場の誤差を適切に抑制することができた。 測定で得られた補正後の加速電場がビームダイナミクスに与える影響を評価するために、粒子軌道計算を実施したところ、加速電場の誤差による余分なエミッタンス増大は無視できるほど小さいことが判明した。以上より、開発したIH-DTLがJ-PARCミューオンg-2/EDM実験の要求を満たすことを示すことができた。

在高强度的质子加速器设施（J-PARC）上，我们计划使用较小的空间和能量扩散（exiTANCE）使用未经预见的MUON ACCELERATORS进行精确测量实验对MUON异常磁效率（G-2）和电偶极效率（EDM）进行。在这项研究中，我们促进了二牙间H模式漂移管Linac（IH-DTL）的研究和开发，该导管负责MUON加速器的慢速范围。今年，我们（1）对IH-DTL原型进行了高功率测试，并且（2）在实际的IH-DTL机器上进行了性能评估测试。 （1）必须将高功率高频功率应用于IH-DTL，以激发MUON加速所需的电压，但没有324-MHz IH-DTL的高功率操作的先例。因此，我们开发了一个1/3量表的真实机器的原型，以演示原理，并进行了高功率操作的演示测试。在操作的早期阶段，发生了许多排放和气体排放，但是在运营开始后的32小时达到了所需的高频功率。此外，在7小时的功率保留测试中，没有发生放电，并且证明324-MHz IH-DTL可以稳定运行。这些结果已作为学术论文编辑。 （2）在去年生产的实际IH-DTL机器上进行了性能评估测试。共振频率和Q值是加速器性能的重要参数，由3D有限元分析获得的设计值准确地复制。此外，使用奇异值分解的电场校正方法已经能够充分抑制IH-DTL加速电场中的误差。为了评估从测量值对梁动力学中获得的校正加速场的影响，进行了粒子轨迹计算，并发现由于加速场中的误差而导致的额外发射率增加明显很小。从上面可以证明，开发的IH-DTL满足J-PARC MUON G-2/EDM实验的要求。

项目成果

ミューオン線形加速器APF方式IH-DTLプロトタイプの大電力試験に向けた開発状況

IH-DTL型μ子直线加速器APF样机高功率测试开发现状

• 发表时间: 2020
• 作者: T. Harada;Y. Arata;D. Ohori;S. Samukawa;T. Ikari;A. Fukuyama;水津理恵;中沢雄河
• 通讯作者: 中沢雄河

Muon acceleration for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC

J-PARC 的 μ 子 g-2/EDM 实验的 μ 子加速

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Ueno;K. Ienaga;S. Maegochi;H. Shishido;and S. Okuma;Yuga Nakazawa
• 通讯作者: Yuga Nakazawa

国際線形加速器学会 LINAC2022 で優秀学生発表賞を受賞

荣获国际直线加速器学会LINAC2022杰出学生演讲奖

flavor physics workshop 2021 Best Talk賞

风味物理工作坊2021最佳演讲奖

第77回年次大会（2022年） 日本物理学会学生優秀発表賞

第77届年会（2022）日本物理学会优秀学生发表奖