μ粒子異常磁気能率精密測定のための蓄積領域ビームプロファイル測定器

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μ粒子の異常磁気能率(g-2)は、実測値が理論予測から大きく逸脱しており、新物理の兆候かもしれないと期待されている。さらなる検証のため、先行実験とは異なる手法による新しい実験 (J-PARC E34実験)を準備している。本研究ではビーム位置の時間変動を直接測ることで系統誤差の大幅削減を目指す「蓄積領域ビームプロファイル測定器」の研究開発を行い、その実現可能性を検証する。本検出器は散乱の影響を抑えるため、細線シンチレーションファイバーを活用し物質量を極力抑える設計である。22年度は細線シンチレーションファイバーの性能試験を行った。ファイバーを光センサーMPPCに光学的に繋ぐことで、β線源由来のシンチレーション光を観測した。数nsと予想通りかつ十分早い時間応答を確認できた。一方、発光量については想定よりも小さかったため、原因を検証中である。本検出器の原理実証を行うため、電子銃を用いたビーム蓄積試験に試作機を導入することにした。シミュレーション・先行測定の結果をもとに振幅数cm程度の水平方向の振動を測定対象とすることに決め、その目的に特化した試作機の設計を固めた。23年度に試作機導入・原理実証を行う計画である。本検出器の更なる活用の可能性も検討した。本検出器の情報を基にビームパラメータを調整することでJ-PARC E34実験でのビーム入射精度を向上できる可能性がある。この場合、新しい物理解析手法を採用すれば、異常磁気能率・電気双極子能率の統計誤差・系統誤差の更なる改善が見込まれることがわかった。