Development of an ambient magnetic field compensation system in an accelerator facility for the neutron electric dipole moment measurement

中子电偶极矩测量加速器环境磁场补偿系统的开发

• 批准号: 20K14487
• 负责人: 樋口 嵩
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14487/
• 关键词: 素粒子物理学; 基本的対称性; 電気双極子モーメント; 超冷中性子; 加速器; 磁場安定化

本研究では、TRIUMF研究所における中性子電気双極子モーメント(Electric Dipole Moment, EDM)探索実験のための環境磁場補償システムの開発を行う。目標とする精度での測定にはサイクル毎10fT程度の極めて高い磁場安定性を要する。4層の磁気シールドルーム(Magnetically Shielded Room, MSR)と原子共存磁力計を用いることでこの要請を達成できる見通しであるが、実験装置が設置されるTRIUMFの加速器施設内には、主にサイクロトロンの漏れ磁場による、最大約350 uTの強い背景静磁場が存在し、MSRに用いられる高磁化率材ミューメタルを飽和させてしまう恐れがある。そこで、本研究では、MSRの性能を保つため、磁気シールドを取り囲むコイルによって加速器施設内の環境磁場を打ち消す環境磁場補償システムを開発する。これまでに、装置が置かれるTRIUMF研究所の実験エリアにおいて3次元磁場マップを取得し、それを組み込んだ有限要素法による磁場シミュレーションによって、およそ1000アンペア・ターンのコイル起磁力が必要であることを明らかにした。2022年10月から、MSR の建設が始まった。本研究で開発する環境磁場補償システムの性能評価のためには、MSRの遮蔽性能にサイクロトロンの漏れ磁場が与える影響を評価することが第一歩となる。遮蔽係数測定の参照測定として、2022年10月に、MSR建設開始前に変動磁場発生用コイルによって発生される磁場の測定を行った。また、2022年10月から2023年1月には、MSRの消磁手法を確立するため、実際のMSRよりも小型の75cm立方の2層磁気シールドを使ってミューメタルの消磁試験を行った。それにより、厚さ2mmのミューメタルを消磁するには約3Hz未満の遅い変動磁場を使用する必要があることが明らかになった。

This study で は, TRIUMF institute に お け る temper in Electric 気 Dipole モ ー メ ン ト (Electric Dipole Moment, EDM) explore be 験 の た め の environmental magnetic field compensation シ ス テ ム の open 発 う を line. Objective: とする accuracy で <s:1> determination of に に サ サ を で する every 10fT of <s:1> extremely めて high <s:1> magnetic field stability を needs to する. The magnetic flux of the 4th layer シ ド ド ム(Magnetically Shielded Room) MSR) と atomic coexistence magnetometer を with い る こ と で こ の to reach で please を き る see tong し で あ る が, be 験 unit が set さ れ る TRIUMF の accelerator facilities within に は, main に サ イ ク ロ ト ロ ン の れ leakage magnetic field に よ る, most about 350 UT の strong が exist し い background magnetic field, the MSR に with い ら れ る high magnetic susceptibility of material ミ ュ ー メ タ ル を saturated さ せ て し ま う fear れ が あ る. そ こ で, this study で は, MSR の performance を bartender つ た め, magnetic 気 シ ー ル ド を take り 囲 む コ イ ル に よ っ て accelerator facilities within の environment を play ち す elimination environment magnetic compensation シ ス テ ム を open 発 す る. こ れ ま で に, device が buy か れ る TRIUMF institute の be 験 エ リ ア に お い て three dimensional magnetic field マ ッ プ を obtain し, そ れ を group み 込 ん だ finite elements method に よ る magnetic シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て, お よ そ 1000 ア ン ペ ア · タ ー ン の コ イ ル magnetomotive force が necessary で あ る こ と を Ming ら か に し た. In October 2022, the construction of ら and MSR まった began at が. This research で open 発 す る environmental magnetic field compensation シ ス テ ム の performance evaluation 価 の た め に は, MSR の shielding performance に サ イ ク ロ ト ロ ン が の れ leakage magnetic field and え る を appraisal of 価 す る こ と が first step と な る. Determination of shading coefficient の reference と し て, に in October 2022, before the start of construction of MSR に - moving magnetic field 発 born with コ イ ル に よ っ て 発 raw さ れ の る magnetic field measuring line を っ た. ま た, in October 2022 か ら January 2023 に は, MSR の demagnetizing technique を establish す る た め, be interstate の MSR よ り も small の 75 cm cubic の layer 2 magnetic 気 シ ー ル ド を make っ て ミ ュ ー メ タ ル の degaussing test line を っ た. そ れ に よ り, 2 mm thick さ の ミ ュ ー メ タ ル を degaussing す る に は about 3 hz not against の 遅 い を - moving magnetic field using す る necessary が あ る こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

高強度超冷中性子源による中性子電気双極子モーメントの探索

使用高强度超冷中子源寻找中子电偶极矩

• 发表时间: 2022
• 作者: 信川久実子;神農夕奈;Hajime Otsuka;Segawa Yuuko et al.;赤塚 浩明
• 通讯作者: 赤塚 浩明

TUCANプロジェクト 高強度超冷中性子源による中性子電気双極子モーメントの探索

TUCAN 项目使用高强度超冷中子源搜索中子电偶极矩

• 发表时间: 2022
• 作者: 小財正義;宗像一起;加藤千尋;門倉昭;片岡龍峰;村瀬清華;三宅晶子;GMDN collaboration;赤塚 浩明
• 通讯作者: 赤塚 浩明

中性子EDM測定のための加速器施設内の環境磁場補償システムの開発

开发用于中子 EDM 测量的加速器设施中的环境磁场补偿系统

• 发表时间: 2020
• 作者: 樋口嵩;TUCAN collaboration
• 通讯作者: TUCAN collaboration

Prospects for a neutron EDM measurement with an advanced ultracold neutron source at TRIUMF

TRIUMF 采用先进超冷中子源进行中子 EDM 测量的前景

• DOI: 10.1051/epjconf/202226201015
• 发表时间: 2022
• 期刊: EPJ Web of Conferences
• 作者: Higuchi Takashi;on behalf of the TUCAN collaboration
• 通讯作者: on behalf of the TUCAN collaboration

高強度超冷中性子源による中性子EDM探索にむけて

使用高强度超冷中子源进行中子 EDM 搜索

• 发表时间: 2022
• 作者: Uchida;Hiroyuki; Tanaka;Takaaki; Amano;Yuki; Okon;Hiromichi; Tsuru;Takeshi G.; Nakajima;Hiroshi; Noda;Hirofumi; Hayashida;Kiyoshi; Matsumoto;Hironori; Hanaoka;Maho; Yoneyama;Tomokage; Okazaki;Koki; Asakura;Kazunori; et al.;山口康宏;Y. K. Tanaka for WASA-FRS and Super-FRS Experiment Collaboration;樋口 嵩
• 通讯作者: 樋口 嵩