Design of the Wien-filter type spin rotator for the low-emittance muon beam

低エミッタンスミューオンビームのためのウィーンフィルタ型スピンローテータの設計

安田 浩昌*; 飯沼 裕美*; 中沢 雄河*; 齊藤 直人; 河村 成肇*; 大谷 将士*; 三部 勉*; 近藤 恭弘   ; 須江 祐貴*

Yasuda, Hiromasa*; Iinuma, Hiromi*; Nakazawa, Yuga*; Saito, Naohito; Kawamura, Naritoshi*; Otani, Masashi*; Mibe, Tsutomu*; Kondo, Yasuhiro; Sue, Yuki*

J-PARCにおいてミューオンg-2/EDM実験のためのミューオンリニアックが開発中である。この実験では超低速ミューオンを4つの加速構造で運動量300MeV/cまで加速する。この方式により、加速の初期段階でスピンを反転出来るという精密測定にとって新たな可能性ができる。スピンの反転は測定器系の系統誤差を相殺するための優れた技法である。しかし、この方法では、加速はもちろん、スピン反転の過程でもエミッタンス増大を極力抑える必要がある。スピン反転法の一つの候補として我々はウィーンフィルタ型のスピンローテータを開発している。現状のシミュレーションではx方向及びy方向のエミッタンス増大がそれぞれ64%と56%であるが、さらなる電場の改良により46%と2%まで抑えられる可能性があることを見出した。この論文では、この低エミッタンスミューオンビーム用スピンローテータの設計の現状について述べる。

Muon linac is developed for the muon g-2/EDM experiment at J-PARC. In this experiment, ultra slow muon is accelerated to a momentum of 300 MeV/c with the four linac structures. This scheme offers new opportunity for precise measurements; it enables us to reverse muon polarization at early stage of acceleration. The reversal of polarization is a common method of precision polarization measurements as it can be used to identify or reduce systematic uncertainties dependent on time. It is necessary to accelerate muons and flip its spin without substantial emittance growth for the experimental requirement. As one of the candidates for our spin rotator, we are developing the Wien-filter type. The emittance growth is +64% in x-x' plane and +56% in y-y' plane, but it is revealed it would be reduced by tuning electric field to + 47% in x-x' plane and + 2% in y-y' plane. In this paper, the design of the Wien-filter type spin rotator for the low emittance muon beam will be presented.