Ｊ－ＰＡＲＣにおける中性子電気双極子モーメント測定実験の為の測定セルの開発研究

J-PARC中子电偶极矩测量实验测量单元的研发

• 批准号: 14J01295
• 负责人: 片山 領
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01295/
• 关键词: 中性子EDM; 貯蔵セル; 貯蔵実験; 検出効率; 試験材; DLC; ニッケルモリブデン; J-PARC; UCN 貯蔵実験; 非鏡面反射; DLC成膜

[反射性能の決定精度の評価] 超冷中性子の貯蔵容器内に反射材を入れると中性子の数に時間変化が生じる。ゆえに、シミュレーションと実測データの間でその時間変化を比べれば、反射性能を決定できるようになる（貯蔵実験）。今年度後期には、容器内の超冷中性子の軌道をシミュレーションできるようになったため、それを用いて模擬実験解析を行い、反射率が99.98%の場合までなら+-0.01%の精度で反射率を決定できることが分かった。[検出効率の補正]　貯蔵実験では超冷中性子数をモニターする必要があるが、使用している比例計数管の検出効率に速度依存性があることが判明した。そこで、速度依存性の原因であるデポジットエネルギー欠損の定量的な評価を行い、速度依存性を補正できるようにした。さらに、検出効率に位置依存性があることも判明したため、シミュレーションで位置依存性の原因である比例計数管の電場のアバランシェ増幅を明らかにすることを試みた。現時点で有限要素法を用いた電場計算ができる段階まで来ており、来年度初期に位置依存性の補正も行えるようになる見込みである。[試験材の作製] 1.真空蒸着を用いてニッケルモリブデンの試験材を作製することを試みた。そのままでは融点の違いにより合金膜が得られないため、ニッケルとモリブデンを別々に飛ばす二元蒸着を用いた。2.プラズマイオン注入法を用いて重水素化ダイヤモンドライクカーボン(DLC)の試験材を作製することを試みた。成膜条件に応じて水素と膜密度は値を変え、それは反射性能に影響を与える。そこで、表面分析を用いて様々な試験材の反射性能と成膜条件の関係を調べた結果、高い全反射エネルギーを付与できる成膜条件を明らかにできた。今現在、この成膜条件の試験材の準備を進めている。また、調査の中で、基板の材質と表面酸化物の除去で水素を減らせる可能性があるという重要な知見を得た。

[反射性能测定精度的评价] 将反射材料放入超冷中子储存容器中时，中子数随时间变化。因此，通过比较模拟数据和实际测量数据之间的时间变化，可以确定反射性能（存储实验）。本财年下半年，可以模拟容器内超冷中子的轨迹，因此我们用它进行了模拟实验分析，反射率精确到+-0.01%，最高反射率99.98事实证明是可以确定的。 [检测效率的修正] 在存储实验中，需要监测超冷中子的数量，但发现所使用的正比计数器的检测效率与速度有关。因此，我们对导致速度依赖性的沉积能量不足进行了定量评估，并且能够校正速度依赖性。此外，由于发现检测效率与位置相关，因此我们试图通过模拟来阐明正比计数器电场的雪崩放大，这是位置相关的原因。目前，我们已经达到了可以用有限元方法计算电场的阶段，预计明年初就能纠正位置依赖性。 [测试材料的制备] 1.尝试使用真空蒸发来制备镍-钼测试材料。由于熔点不同而无法得到合金膜，因此采用将镍和钼分别蒸镀的二元蒸镀法。 2.尝试利用等离子体离子注入技术制备氘代类金刚石碳(DLC)测试材料。氢和膜密度的值根据成膜条件而变化，从而影响反射性能。因此，通过表面分析研究各种测试材料的反射性能与成膜条件之间的关系，我们能够确定可提供高全内反射能量的成膜条件。我们目前正在这些成膜条件下制备测试材料。此外，在研究过程中，获得了一个重要的发现，即可以通过改变基板材料和去除表面氧化物来减少氢。

项目成果

J-PARC MLF BL05における超冷中性子蓄積システムの構築

J-PARC MLF BL05 超冷中子储存系统建设

• 发表时间: 2015
• 作者: Ryo KATAYAMA;Kenji MISHIMA;Satoru YAMASHITA;Dai SAKURAI;Masaaki KITAGUCHI;Tamaki YOSHIOKA;Yoshichika SEKI;片山領
• 通讯作者: 片山領

Development of a simulation for measuring neutron electric dipole moment

开发用于测量中子电偶极矩的模拟

• DOI: 10.1088/1742-6596/528/1/012031
• 发表时间: 2014
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series 528 (2014) 012031
• 作者: Ryo KATAYAMA;Kenji MISHIMA;Satoru YAMASHITA;Dai SAKURAI;Masaaki KITAGUCHI;Tamaki YOSHIOKA;Yoshichika SEKI
• 通讯作者: Yoshichika SEKI

Simulation Study for Systematic Uncertainty Suppression in nEDM Experiment Assuming Various Surfaces Roughness

假设各种表面粗糙度的 nEDM 实验中系统不确定性抑制的仿真研究

• 发表时间: 2014
• 作者: R. Katayama;et al
• 通讯作者: et al