ミューオンg-２精密測定に向けた高品質ミューオンビーム入射技術の確立

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大強度陽子加速器施設(J-PARC)では、前例のないミューオン加速器による空間的・エネルギー的に拡がり(エミッタンス)が小さいミューオンビームを用いたミューオン異常磁気能率(g-2)及び電気双極子能率(EDM)の精密測定実験を計画している。本研究では、ミューオン加速器の低速領域を担うInterdigital H-mode drift tube linac (IH-DTL)の研究開発を推進した。今年度は(1) IH-DTLプロトタイプの大電力試験、(2)IH-DTL実機の性能評価試験を行った。(1)ミューオン加速に必要な電圧を励振するために大電力高周波電力をIH-DTLに投入する必要があるが、324-MHz IH-DTLの大電力運転の前例はない。そこで、原理実証のための実機の1/3スケールのプロトタイプを開発し、大電力運転の実証試験を実施した。運転初期は、多数の放電とガス放出が発生したが、運転開始から32時間後、要求の高周波電力に到達した。また、7時間の電力保持試験では、放電は一度も発生しなかったことから、324-MHz IH-DTLが安定に動作可能であることが実証できた。本成果は学術論文としてまとめた。(2) 昨年度に製作したIH-DTL実機の性能評価試験を実施した。加速器性能の重要なパラメータである共振周波数やQ値は3次元有限要素法解析よる設計値を精度よく再現した。また、特異値分解を応用した電場補正手法により、IH-DTLの加速電場の誤差を適切に抑制することができた。 測定で得られた補正後の加速電場がビームダイナミクスに与える影響を評価するために、粒子軌道計算を実施したところ、加速電場の誤差による余分なエミッタンス増大は無視できるほど小さいことが判明した。以上より、開発したIH-DTLがJ-PARCミューオンg-2/EDM実験の要求を満たすことを示すことができた。