負ミューオニウムを用いたミューオンRF加速実証試験

Demonstration of the muon RF acceleration with the negative muonium

北村 遼*; 大谷 将士*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 三部 勉*; 三宅 康博*; 山崎 高幸*; 近藤 恭弘   ; 長谷川 和男; 森下 卓俊  ; Bae, S.*; Choi, S.*; Kim, B.*; Razuvaev, G. P.*; 飯沼 裕美*; 中沢 雄河*; 石田 勝彦*; 齊藤 直人; 飯嶋 徹*; 須江 祐貴*

Kitamura, Ryo*; Otani, Masashi*; Fukao, Yoshinori*; Futatsukawa, Kenta*; Kawamura, Naritoshi*; Mibe, Tsutomu*; Miyake, Yasuhiro*; Yamazaki, Takayuki*; Kondo, Yasuhiro; Hasegawa, Kazuo; Morishita, Takatoshi; Bae, S.*; Choi, S.*; Kim, B.*; Razuvaev, G. P.*; Iinuma, Hiromi*; Nakazawa, Yuga*; Ishida, Katsuhiko*; Saito, Naohito; Iijima, Toru*; Sue, Yuki*

J-PARCで計画されているミューオンg-2/EDM精密測定実験では、横方向運動量分散と縦方向運動量の比が以下の極冷ミューオンビームを用いることで、先行実験とは異なる手法により高精度な測定を実現する。この極冷ミューオンは、陽子ビームから生成した4MeVの表面ミューオンを25meVの超低速ミューオンにまで冷却した後、線形加速器で212MeVまで再加速することで得られる。ミューオン線形加速器の実現に向けて、RFQを用いたミューオンRF加速の実証試験を行った。超低速ミューオンの生成にはイオン解離レーザーなど大型設備を要するため、加速実証実験では簡易的な冷却手法として、ミューオンをアルミ薄膜標的に照射することで負ミューオニウム(, ee)へと変換して2keV以下にまで冷却した。生成したMuはRFQの入射エネルギー5.6keVまで静電加速された後、RFQで最終的に90keVまでRF加速される。加速されたMuは偏向電磁石で運動量と極性を選別し、さらにMCPを用いたTOF測定により粒子同定した。本講演では世界初となるミューオンRF加速実証試験の結果について、予備実験として実施した負ミューオニウム生成実験の成果も交えて報告する。

Muon acceleration is an important technique in exploring the new frontier of physics. A new measurement of the muon dipole moments is planned in J-PARC using the muon linear accelerator. The low-energy (LE) muon source using the thin metal foil target and beam diagnostic system were developed for the world's first muon acceleration. Negative muonium ions from the thin metal foil target as the LE muon source was successfully observed. Also the beam profile of the LE positive muon was measured by the LE-dedicated beam profile monitor. The muon acceleration test using a Radio-Frequency Quadrupole linac (RFQ) is being prepared as the first step of the muon accelerator development. In this paper, the latest status of the first muon acceleration test is described.