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GeV級重イオン加速の検討

Study of heavy-ion beam acceleration with GeV-class energy

原田 寛之  

Harada, Hiroyuki

近年、宇宙最高密度の巨大な原子核である「中性子星」に関する大きな発見があった。それは、2010年に発見された太陽の2倍の質量を持つ中性子星や、2017年に重力波にて観測された中性子星の合体などである。この中性子星内部の状態を地上で模擬する加速器を用いた実験研究が世界中で加熱している。我が国が誇る大強度陽子加速器施設J-PARCは、400MeV線形加速器、3GeVシンクロトロン(RCS)、50GeVシンクロトロン(MR)でMW級の大強度陽子ビームを生成・加速・供給を行い、ビーム標的照射後に生成された様々な2次粒子を用いた多目的実験複合施設である。そのJ-PARCにおいても、重イオン用の新たな入射器を建設し現存のRCSとMRを活用し、GeV級の重イオンビームの大強度生成と供給を検討した。RCSとMRは、世界最高強度の陽子ビーム($$10^{14}$$個を超える粒子数)を加速・供給しており、重イオンビームに対しても世界最高強度を超える大強度出力($$10^{11}$$個相当の粒子数)のポテンシャルを十分有する加速器であることが検討の結果、わかった。本講演では、現存のJ-PARCの陽子ビームの状況に加えて、重イオン用入射器の検討状況を報告する。

Recently, humankind had big discovery about neutron star, which is great big nuclear in the space. They are discovery of neutron star with twice mass of solar in 2010 and observation of gravity wave when two neutron start incorporate in 2017. Experimental researches of the neutron star by using accelerated ion beams become heated in the world. The J-PARC facility consists of 400 MeV linac, 3 GeV rapid cycling synchrotron (RCS) and 50 GeV main ring synchrotron. These accelerators provide MW class high intensity proton beams to the targets, and secondary beams after hitting the proton to the targets are used in many experiments and researches. We simulated the heavy ion beam in our J-PARC accelerators and propose the accelerator scheme of the beam in J-PARC and the intensity will reach to the world record. I will report the current status of proton beam and introduce the accelerator plan for high intensity heavy ion beam in J-PARC.

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