今城想平-NOP-kek.ppt

* J-PARC MLFでのドップラーシフターを用いた超冷中性子の生成 今城想平, 藤岡宏之, 清水裕彦 A, 三島賢二 A, 吉岡瑞樹 A, 北口雅暁 B, 日野正裕 B and NOP collaboration 京大理, KEK A, 京大原子炉 B 最終目標: EDM 測定実験 T violation EDM を測る = CP対称性の破れの大きさがわかる. B E B E Storage Bottle Storage Bottle EDM 実験では蓄積した粒子のスピン歳差運動の周波数を見る. 統計誤差: EDM EDM spin spin クォークやレプトンは生まれつき時間反転非対称な存在か否か、非対称の大きさはいかほどか. 基本粒子の永久電気双極子能率 (permanent Electric Dipole Moment) をしらべる. Xe等の原子(電子), ミューオン, 中性子(クォーク) CPT定理 T violation = CP violation hDn 中性子EDM (Standard Model) : dn ~ 10-32 e?cm 小さすぎる. 実験道具: Ultra Cold Neutron 粒子が感じるFermiポテンシャル以下にまで運動エネルギーが下がった中性子. 通例, 研磨したニッケル表面 (240 neV) より低いエネルギーのもの. 速度:~ 7 m/s 以下,　波長: ~ 56 nm 以上. ?容器内に溜められる. ?遅いので重力による落下を無視できない. ?遅いので磁場によく反応する. 超低エネルギーゆえの特異な挙動 UCN 高濃度 UCN を使えば中性子の EDM がよくわかる. LINAC EDM実験用UCN源 (J-PARC P33) 新設UCN源候補地 proton UCN Moderator Converter 冷却にはスーパーサーマル法 (固体酸素や超流動ヘリウム中のフォノンに中性子のエネルギーを渡す冷却手法) を用いる. 位置 粒子数 時間経過 瞬間的だがきわめて濃い 速度に応じてばらける レンズ このような光学的操作が可能なら大きな強みになる. bottle Pulsed UCN Shutter Storage Bottle R D Rebuncher Time focus UCN source 始状態にまで回復させる装置 (Rebuncher) を設計中. MLF のパルス中性子源で RD ができるとうれしい. Doppler Shifter LINAC MLF はっきりとしたパルス構造をもつUCN をはき出す装置がすぐにほしい. たとえば、先に到着した高速な UCN ほど減速量を大きくする. パルス構造ゆえに可能. 全体像 J-PARC EDM計画 実験設備開発 R D Doppler shifter UCN源建設 Doppler Shifter とは 鏡の慣性系 Lab系 弾性散乱 ドップラーシフト Beam 逃げる鏡に粒子を反射させ粒子の勢いをうばう装置. (野球のバント) ビームライン上に置くだけでビーム粒子を減速できる. 325 mm mirror neutron Vr⊥ Vn⊥ Vm⊥ 鏡面速度の2倍が最適値 鏡 取り出し口 位相空間密度を保ったまま. この Doppler Shifter の特徴 本装置では京大原子炉で研究された多層膜ミラーを使用. (日野氏) 30 mm 30 mm 鏡を回転させて中性子を減速する装置にはすでに前例がある. (例) ILLのUCNタービン Bragg反射で中性子を反射. 従来の装置では反射可能な粒子の入射エネルギーは低い. (斜め入射で 50 m/s 程度) 世界最高の反射能力 68 m/s の中性子を垂直に反射できる.　( ニッケル鏡面の10倍の反射能力 ) 136 m/s の中性子を1回の反射で UCN 化できる. 装置に搭載した鏡. 反射率 40% 実験場所 J-PARC MLF BL05 からの制限 25 Hz pulsed beam 現在 120 kW proton neutron Hg target Doppler Shifter でUCN化をねらえる限界. 非偏極ビームライン(真ん中のライン)での中性子スペクトル @120 kW 100 m/s 136 m/s 200 m/s 1度に反射する粒子数を多くしたい. UCN の TOF も見やすくしたい. シフターの直径 65 cm, 中性子源 25 Hz. 回転数 2000 rpm で 136 m/s を 3 パルスに 1 回蹴り出す. 減速可能 ~ 腕の長さ 325 mm で 68 m/s 実験概要 MLF のビーム入射に同期した