J-PARCミューオンg-2/EDM実験; 低エミッタンスミューオンビームにおけるスピン反転装置の開発

J-PARC muon g-2/EDM experiment; Development of the spin rotator for the low emittance muon beam

安田 浩昌*; 飯沼 裕美*; 大谷 将士*; 河村 成肇*; 北村 遼   ; 近藤 恭弘   ; 齊藤 直人; 須江 祐貴*; 中沢 雄河*; 的場 史朗*; 三部 勉*; 山崎 高幸*; 四塚 麻衣*

Yasuda, Hiromasa*; Iinuma, Hiromi*; Otani, Masashi*; Kawamura, Naritoshi*; Kitamura, Ryo; Kondo, Yasuhiro; Saito, Naohito; Sue, Yuki*; Nakazawa, Yuga*; Matoba, Shiro*; Mibe, Tsutomu*; Yamazaki, Takayuki*; Yotsuzuka, Mai*

基礎的な物理量の一つであるミューオンの異常磁気モーメント(g-2)は理論的および実験的にも高精度に求められることから、理論を検証するためにも重要な物理量である。ブルックヘブン国立研究所で行われた先行実験により、標準模型による計算値と実験による測定値との間に3以上の乖離があることがわかった。これは、標準模型を超えた物理を示唆しており、より高精度な測定により検証する必要がある。J-PARC muon g-2/EDM実験では、低エミッタンスなミューオンビームを用いることで、先行実験における主要な系統誤差要因を抑制することができる。一方で、高強度なミューオンビームを利用するため、検出器などによる時間応答性の系統誤差が発生する。本研究では、加速低速部でのスピン反転を行うことで可能なスピン反転解析法により、時間応答性由来の系統誤差抑制を目指す。現在、スピン反転装置の候補としてWien-filter型を検討しており、概念設計を行い、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。本講演ではミューオンスピン反転装置の設計・開発状況について報告する。

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.