Design of neutron beamline for fundamental physics at J-PARC BL05

J-PARC BL05における基礎物理学のための中性子ビームラインの設計

三島 賢二*; 猪野 隆*; 酒井 健二 ; 篠原 武尚   ; 広田 克也*; 池田 一昭*; 佐藤 広海*; 大竹 淑恵*; 大森 整*; 武藤 豪*; 東 憲男*; 森嶋 隆裕*; 北口 雅暁*; 日野 正裕*; 舟橋 春彦*; 嶋 達志*; 鈴木 淳市; 仁井田 浩二*; 竹谷 薫*; 關 義親*; 清水 裕彦*

Mishima, Kenji*; Ino, Takashi*; Sakai, Kenji; Shinohara, Takenao; Hirota, Katsuya*; Ikeda, Kazuaki*; Sato, Hiromi*; Otake, Yoshie*; Omori, Hitoshi*; Muto, Suguru*; Higashi, Norio*; Morishima, Takahiro*; Kitaguchi, Masaaki*; Hino, Masahiro*; Funahashi, Haruhiko*; Shima, Tatsushi*; Suzuki, Junichi; Niita, Koji*; Taketani, Kaoru*; Seki, Yoshichika*; Shimizu, Hirohiko*

J-PARC、物質生命科学実験施設(MLF)のBL05ポートに基礎物理実験のための新しいビームラインを建設している。このビームラインは中性子光学の高度な技術を駆使して設計されており、NOP(Neutron Optics and Physics)と名づけられている。中性子モデレータから供給される中性子ビームは、マルチチャンネルのスーパーミラーで曲げられ、低発散, 高強度, 高偏極という3本の特徴あるビームブランチに分岐された後、実験エリアに引き出され、中性子干渉, 散乱, 崩壊という基礎物理実験に各々利用される。本研究では、モンテカルロシミュレーションコードである"PHITS"を使って中性子光学素子構成及び遮蔽設計の最適化を実施し、低発散ブランチでcmstrsMW、高強度ブランチでcmsMW、高偏極ブランチではビーム偏極率99.8%を保った状態でcmsMWのビーム強度を得ることができるという評価結果を得た。

A new beamline for a fundamental physics experiment is under construction at BL05 port in the Materials and Life Science Facility (MLF) at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), this beamline is designed using novel techniques of neutron optics and it is termed "Neutron Optics and Physics". The beam from the moderator is deflected by multi-channel supermirrors and split into three branches for individual experiments. In this study, we have optimized the design of the beam optics and shields using the Monte Carlo simulation package PHITS. The neutron fluxes of beams are expected to be cmstrsMW, cmsMW, cmsMW, with polarization of 99.8%.