The Muon linac project at J-PARC

J-PARCにおけるミューオンリニアック計画

近藤 恭弘   ; 北村 遼   ; 不破 康裕   ; 森下 卓俊  ; 守屋 克洋  ; 高柳 智弘   ; 大谷 将士*; Cicek, E.*; 恵郷 博文*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 三部 勉*; 三宅 康博*; 溝端 仁志*; 齊藤 直人*; 下村 浩一郎*; 山崎 高幸*; 吉田 光宏*; 中沢 雄河*; 飯沼 裕美*; 竹内 佑甫*; 東城 順治*; 鷲見 一路*; 四塚 麻衣*; 飯嶋 徹*; 居波 賢二*; 須江 祐貴*; Suzuki, K.*; 石田 勝彦*; 林崎 規託*; 岩下 芳久*; 長谷川 和男*; 岩田 佳之*; 安田 浩昌*; Bae, S.*; Choi, H.*; Choi, S.*; Kim, B.*; Ko, H. S.*; Won, E.*; Razuvaev, G. P.*

Kondo, Yasuhiro; Kitamura, Ryo; Fuwa, Yasuhiro; Morishita, Takatoshi; Moriya, Katsuhiro; Takayanagi, Tomohiro; Otani, Masashi*; Cicek, E.*; Ego, Hiroyasu*; Fukao, Yoshinori*; Futatsukawa, Kenta*; Kawamura, Naritoshi*; Mibe, Tsutomu*; Miyake, Yasuhiro*; Mizobata, Satoshi*; Saito, Naohito*; Shimomura, Koichiro*; Yamazaki, Takayuki*; Yoshida, Mitsuhiro*; Nakazawa, Yuga*; Iinuma, Hiromi*; Takeuchi, Yusuke*; Tojo, Junji*; Sumi, Kazumichi*; Yotsuzuka, Mai*; Iijima, Toru*; Inami, Kenji*; Sue, Yuki*; Suzuki, K.*; Ishida, Katsuhiko*; Hayashizaki, Noriyosu*; Iwashita, Yoshihisa*; Hasegawa, Kazuo*; Iwata, Yoshiyuki*; Yasuda, Hiromasa*; Bae, S.*; Choi, H.*; Choi, S.*; Kim, B.*; Ko, H. S.*; Won, E.*; Razuvaev, G. P.*

J-PARCにおいて、現代の素粒子物理学で最も重要な課題の一つである、ミューオン異常磁気モーメント、電気双極子モーメントを精密測定する実験のためのミューオンリニアック計画が進行中である。J-PARCミューオン施設からのミューオンはいったん室温まで冷却され、212MeVまで加速される。横エミッタンスは1.5mm mradであり、運動量分散は1%である。高速で規格化した粒子の速度で0.01から0.94におよぶ広い範囲で効率よく加速するため、4種類の加速構造が用いられる。計画は建設段階に移行しつつあり、初段の高周波四重極リニアックによるミューオン再加速はすでに2017年に実証済である。次段の交差櫛形Hモードドリフトチューブリニアックのプロトタイプによる大電力試験が完了し、ディスクアンドワッシャ型結合セルリニアックの第一モジュールの製作が進行中である。さらに円盤装荷型加速管の設計もほぼ終了した。本論文ではこれらミューオンリニアックの最近の進捗について述べる。

The muon linac project for the precise measurement of the muon anomalous magnetic and electric dipole moments, which is currently one of the hottest issues of the elementary particle physics, is in progress at J-PARC. The muons from the J-PARC muon facility are once cooled to room temperature, then accelerated up to 212 MeV with a normalized emittance of 1.5 mm mrad and a momentum spread of 0.1%. Four types of accelerating structures are adopted to obtain the efficient acceleration with a wide beta range from 0.01 to 0.94. The project is moving into the construction phase. We already demonstrated the re-acceleration scheme of the decelerated muons using a 324-MHz RFQ in 2017. The high-power test of the 324-MHz Interdigital H-mode (IH) DTL using a prototype cavity was performed in 2021. The fabrication of the first module of 14 modules of the 1296-MHz Disk and Washer (DAW) CCL will be done to confirm the production process. Moreover, the final design of the travelling wave accelerating structure for the high beta region is also proceeding. In this paper, the recent progress toward the realization of the world first muon linac will be presented.