【研究分野】量子ビーム科学

【研究領域課題番号】25286089 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

粒子線加速器 / パルス電磁石 / 飽和 / テスラ / 高電圧 / 非線形 / 大電流 / 荷電粒子 / 高エネルギー粒子 / 加速器 / 核融合 / 矩形 / 時間 / 加速器要素技術開発 / パルス / 電磁石 / 高電圧・大電流 / 素粒子 / ミュオン / キッカー

【研究成果の概要】

テスラ級キッカーシステムに関して、電磁石原型機を製作し、性能評価試験を実施した。その結果、目標以上の1.3T/0.9μsを達成した。実際の高エネルギー粒子との相互作用を確認するべく、高エネルギー加速器にインストールし、100 MeV 陽子の軌道制御を試みた。その結果、想定通りの軌道変位が確認でき、原理実証完了と判断した。磁石構造を変え、飽和条件と非飽和条件での比較も行い、飽和条件での早い立ち上がりと、フラットトップの形成も確認できた。これらを基盤とした広範囲な応用の検討も行い、高エネルギー粒子科学だけでなく、育種や、医学利用への展開も拓けたため、それぞれ新たに研究をスタートさせる予定である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】16206005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ミュオン / 超低速ミュオン / 薄膜 / ライマンα / μ^+SR / 共鳴イオン化法 / ペロブスカイト / 加速器 / 偏極 / スピン / 低速ミュオン / 物性 / 水素原子 / 表面 / レーザー

【研究成果の概要】

加速器で得られる高速なミュオンを低速化する手法として、我々は少々複雑な過程でミュオンを減速させている。きっかけは、高エネルギーのミュオンをタングステン(W)に打ち込むと、4%もの高い効率で、電子と正のミュオンが結合したミュオニウム原子(Mu)が完全に熱化して、真空中にでてくる事を実験的に発見したことに始まる。その骨子は第1に、真空中での熱エネルギーMu生成から始まり、第2にこの真空中に漂いでてきたMuをレーザー光によって効率良くイオン化し、電子を剥ぎ取り、第3に生成した超低速ミュオンを効率よく引き出すというものである。KEK-MSLで得られる500MeV陽子シンクロトンの陽子ビームと比して、60倍もの陽子ビーム強度を誇る英国ラザフォードアップルトン研究所、理研-RAL研究施設において、ライマンα(Lα)光共鳴法を用いた超低速ミュオン分光装置(u^+SR実験装置)を組み上げ、実際に薄膜研究を行うのが目的である。本科学研究費を交付して頂き、u^+SR実験装置の日本からの移設も完了し、u^+SRの最初のテスト実験を行うことができた。その結果、超低速ミュオンビームが薄膜や、多層膜などのあらたな対象にも十二分に威力を発揮することができる超低速ミュオンビーム用uSR分光装置を作り上げることを達成できた。現在、ペロブスカイト化合物のSrTiO_3(011)基盤上で成長させたNd_0.5Sr_0.5MnO_3で最近発見されたAnti-Phase Antiferroorbital Orderingのu^+SR研究にとりかかっているところである。既に、超低速ミュオンを用いたゼロ磁場uSR実験での結果では、室温で1〜0.05usec^-1程度の長い緩和が観測された。しかしながら220Kでは、ミュオンの偏極はほぼ完全に失われた。これはV. V. Krishnamurthyらによるバルク体のZF測定と合致し、パラマグネッチックな絶縁相から強磁性への転移が超低速ミュオンを使った薄膜の実験でデモンストレートされたといってよいであろう。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)