ポジトロニウム生成用陽電子蓄積装置の開発研究

正电子产生正电子存储装置的研究与开发

基本信息

批准号：
12874030
负责人：
竹下徹
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12874030/
关键词：
陽電子ポジトロニウム素粒子物理

项目摘要

素粒子物理学において未だ理論(量子電礎気学)と実験の間に隔たりのある陽電子電子の束縛状態であるポジトロニウムの寿命の問題に立ち向かうために陽電子を蓄積する駐置を開発する事を試みた。本研究の最終目標は、陽電子と電子の束縛状態であるポジトロニウムを周りの物質の影響のない真空中で生成する事により、その寿命を小さな系統誤差で測定することである。そのために測定実験を遂行するための陽電子蓄積装置の開発と寿命測定の予備実験を行った。種々の調査研究からエネルギーの異なる放射線源からの陽電子のエネルギーや方向をそろえるためにモジュレーションというテクニックを利用することが最も本研究のために有利であることが判った。しかしこのために利用できる陽電子数は著しく減少した。またそのエネルギーはオーダー1eVとなることが判った。この条件で蓄積装置の設計をシミュレーションにより最適化することを試みた。このため蓄積装置の磁場形状は理論的考案から想定される磁場をまず作り、この中でポジトロンを走らせるシミュレーションを行った。次にこの最適磁場を実現する電礎石の組み合わせを作り上げた。これを用いて再度シミュレーションを再構成し、ポジトロンの軌道解析を行った。一方ポジトロニウムができたあとその崩壊粒子である光子(0.5MeV)2個あるいは3個の同時測定に向けて準備研究を行った。これは既存の放射線源(陽電子源Naナトリウムからの対消減光子を利用、またベータ線源(電子)の場合Srストロンチウムを利用する)から放出される光子あるいは電子のエネルギー分布を測定し調べた。現在この実験結果情報とシミュレーションによる期待されるエネルギー分布の比較検討を行い、最終的な装置の最適化を図っている。

为了解决正电子的寿命问题（正电子和电子的束缚态），在粒子物理学的理论（量子电生理学）和实验之间仍然存在差距，我们尝试开发一种积累正电子的停车系统塔。这项研究的最终目标是测量正电子素的寿命，正电子素是正电子和电子的束缚态，通过在真空中生成而不受周围材料的影响，系统误差很小。为此，我们开发了正电子存储装置来进行测量实验，并进行了测量寿命的初步实验。从各种研究中发现，本研究最有利的是使用一种称为调制的技术来调整来自不同能量的辐射源的正电子的能量和方向。然而，这大大减少了可用正电子的数量。还发现能量约为 1 eV。我们试图通过仿真来优化这些条件下的存储设备的设计。为此，我们首先根据理论想法创建了存储设备的磁场形状，然后进行了正电子在该磁场中运行的模拟。接下来，我们创建了一种电基石组合，可以实现这种最佳磁场。利用这个，我们重新配置了模拟并分析了正电子轨迹。另一方面，我们进行了同时测量两个或三个光子（0.5 MeV）的准备研究，这些光子是正电子素形成后的衰变粒子。这是通过测量现有辐射源发射的光子或电子的能量分布来研究的（使用钠正电子源的光子消光，或者在β源（电子）的情况下使用锶锶）。我们目前正在将此实验结果信息与模拟的预期能量分布进行比较，以优化最终设备。