Electron-proton scattering using the lowest-ever energy beam for precise determination of proton charge radius.

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陽子電荷半径の精密決定のため、史上最低エネルギー（ 20-60 MeV）での電子・陽子弾性散乱断面積を広い散乱角度で高精度（10^-3) で測定する必要がある。この測定のため、加速器からの電子ビーム輸送系の高度化をおこなった。各種パラメータが不正確な既存の古い四重極電磁石を設計し直し、本実験に必要な電子ビーム供給を可能にする輸送系を建設した。また測定の長期安定性を担保し高品質な測定データ収集のため、安定性に問題のあった数多くの直流電源を高安定度な電源に置き換えた。同時にそれらビーム輸送系の制御系も更新し、また高真空度を安定に維持するためポンプやゲートバルブ等の真空系の更新もおこなった。直線加速器から供給される比較的運動量広がりの大きな電子ビームを高品質化（ビーム広がり 10^-3以下）するため、ビーム偏向部に耐熱性の優れたビームスリットも設置した。これら一連の作業により、本研究遂行に要求されていた電子ビームエネルギー、 20 - 50 MeV、で、運動量広がりが 10^-3 以下、標的上でのビーム広がりが 1 mm 以下の電子ビームが得られることを確認した。室内のビーム起源のバックグラウンドを抑えるため、シミュレーション結果に基づきビームダンプ（ビームストッパー）を設計、ビーム輸送系の最下流にシールドとともに設置した。また既存のスペクトロメータ１台目の焦点面検出機を室内のバックグランド（主としてガンマ線と中性子）から遮蔽するための、鉛シールドを設置し、測定上問題となるバックグランドの本格的な調査をおこなった。その結果、想定より約一桁バックグランド量が多いことが判明し、その対策を継続した。また電磁石スペクトロメータ系の性能評価を弾性散乱事象を利用しておこなった。その結果、焦点面位置の設計値からのずれが判明し、補正方法を確立、測定を継続した。