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論文

Comparison of heavy-ion transport simulations; Collision integral in a box

Zhang, Y.-X.*; Wang, Y,-J.*; Colonna, M.*; Danielewicz, P.*; 小野 章*; Tsang, M. B.*; Wolter, H.*; Xu, J.*; Chen, L.-W.*; Cozma, D.*; et al.

Physical Review C, 97(3), p.034625_1 - 034625_20, 2018/03

 被引用回数:16 パーセンタイル:1.01(Physics, Nuclear)

2017年4月に開催された国際会議Transport2017において、重イオン核反応モデルの国際的な比較が議論された。重イオン加速器の安全評価や宇宙飛行士の被ばく評価等で重要な役割を果たすため、世界中で重イオン核反応の様々な理論モデルが開発されている。本研究はモデル間の共通点と差異を明らかにし、各モデルの問題点を明らかにした。比較において、辺の長さが20fmの直方体に320個の中性子と320個の陽子をランダム配置し、それらが時間発展に伴って起こす散乱の回数や散乱時のエネルギーなどを計算する条件が設定された。また、結果以外にも、理論モデルを構成するアルゴリズムについても比較を行った。発表者は重イオン核反応モデルJQMD(JAERI Quantum Molecular Dynamics)を用いて計算を行い、世界で開発されている15の計算コードによる計算結果と比較した。コードアルゴリズムの比較では、JQMDは必ず陽子から 優先的に衝突確率を計算し、その後に中性子の衝突を計算するため、物理描像の妥当性が指摘された。一方、JQMDは他のモデルとほぼ同じ計算結果を出すことも判明した。衝突回数や運動量の計算値が平均から2倍以上乖離するモデルもある中で、JQMDは本計算条件で安定した性能を発揮することが確認された。

論文

Studies of high density baryon matter with high intensity heavy-ion beams at J-PARC

佐甲 博之; 原田 寛之; 坂口 貴男*; 中條 達也*; 江角 晋一*; 郡司 卓*; 長谷川 勝一; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; et al.

Nuclear Physics A, 956, p.850 - 853, 2016/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:26.65(Physics, Nuclear)

We are designing a large acceptance heavy-ion spectrometer at J-PARC based on a Toroidal magnet to measure hadrons, lepton pairs, and event-by-event fluctuations. We are also designing a closed geometry spectrometer to measure hypernuclei to study weak decays and magnetic moments. In this presentation, the preliminary version of the designed acceleration scheme, as well as the spectrometers and their expected performance and physics results are presented.

論文

An Energy spread minimization system for microbeam generation in the JAERI AVF cyclotron

福田 光宏; 倉島 俊; 宮脇 信正; 奥村 進; 神谷 富裕; 及川 将一*; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.33 - 36, 2003/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:63

数百MeVの重イオンマイクロビームはバイオ研究に必要とされる重要なプローブである。原研AVFサイクロトロンでは、生体機能解明研究に適した260MeV $$^{20}$$Ne$$^{7+}$$マイクロビームのシングルイオンヒット技術の開発を行っている。ビーム径1$$mu$$mのマイクロビームを生成するためには、集束レンズでの色収差の影響を最小限に抑えるようにビームのエネルギー幅を$$Delta$$E/E=0.02%にする必要がある。サイクロトロンビームのエネルギー幅は加速電圧波形と位相アクセプタンスに依存し、正弦波を用いた従来の加速法では0.1%が通例である。第5高調波電圧を基本波電圧に重畳することによりエネルギー利得の均一化に必要なフラットトップ電圧波形を作ることができ、エネルギー幅の最小化が実現される。そこで、既設の基本波共振空洞に連結し、基本波周波数の5倍の周波数帯域(55-110MHz)の第5高調波を発生させるための同軸型共振空洞を設計・製作した。パワー試験において、ディー電極の端部に設置した加速電圧ピックアップ電極からの信号をモニターすることにより、第5高調波電圧が基本波電圧に正常に重畳されていることを確認した。

論文

Flat-top acceleration system for the variable-energy multiparticle AVF cyclotron

福田 光宏; 倉島 俊; 奥村 進; 宮脇 信正; 上松 敬; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 横田 渉; et al.

Review of Scientific Instruments, 74(4), p.2293 - 2299, 2003/04

 被引用回数:14 パーセンタイル:36.43(Instruments & Instrumentation)

3種類の加速ハーモニクスモード(h=1,2,3)を有するエネルギー可変・加速粒子多種類型AVFサイクロトロンにおけるイオンビームのエネルギー幅最小化に最適なフラットトップ加速システムの検討を行い、基本波加速電圧にその5倍の周波数を持つ高調波電圧を重畳する方法が最適であることを理論的に明らかにした。第5高調波を用いたフラットトップ加速は、高調波電圧発生に必要な増幅器パワーと共振空洞内の消費パワーを最小化し、1ターン当たりのエネルギー利得を増大させるという特長を持っている。そこで、原研AVFサイクロトロンにおいては、ビーム径1$$mu$$mのマイクロビーム形成を実現するため、ビームエネルギー幅を0.02$$%$$以下に最小化するフラットトップ加速システムの仕様検討を行い、加速電圧安定度の許容値が基本波2$$times$$10$$^{-4}$$以下、第5高調波1$$times$$10$$^{-3}$$以下、加速電圧位相安定度許容値が0.2$$^{circ}$$以下、磁場安定度許容値が1.9$$times$$10$$^{-5}$$以下であることを定量的に示した。本仕様を踏まえ、コールドモデル試験及び電磁場解析コードMAFIAを用いた計算により、コンパクトで省パワー性に優れた第5高調波発生用共振空洞を設計した。

論文

Sideward peak of intermediate mass fragments in high energy proton induced reactions

平田 雄一*; 大西 明*; 奈良 寧*; 城戸 俊彦; 丸山 敏毅; 大塚 直彦*; 仁井田 浩二*; 高田 弘; 千葉 敏

Nuclear Physics A, 707(1-2), p.193 - 212, 2002/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:44.55

12GeV陽子が金ターゲットに入射して生成される中間質量フラグメント(IMF)生成の解析を、輸送モデル(JAM/MF)と新たに開発した非平衡パーコレーションモデルを用いて解析した。このモデルにより、IMFの質量分布だけでなく、IMFの生成が20fm/$$c$$程度の短時間内に起こるとするとIMFの側方ピークが説明できることがわかった。このような短時間内では、残留核の非加熱部分はドーナツ型の形状を有し、それがその後クーロン反発により崩壊することで側方ピークとなる。

論文

Design of the flat-top acceleration system for the JAERI AVF cyclotron

倉島 俊; 福田 光宏; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 田村 宏行; 横田 渉; 奥村 進; 荒川 和夫; et al.

AIP Conference Proceedings 600, p.303 - 305, 2001/00

原研高崎AVFサイクロトロンでは,フラットトップ加速の実現に向けて共振器の改造を検討している。フラットトップ加速とは,一時的ではあるが加速電圧を均一化することによりビームのエネルギー幅を縮小させるものである。原研高崎においてフラットトップ加速を実施する目的は,高エネルギーマイクロビーム形成やサイクロトロン本体の放射化低減等である。フラットトップ加速電圧を得るために,5倍高周波を用いた。5倍の高周波を基本波と同時に励振させるためには,共振器に5倍波用の空洞を新たに付加する必要がある。予備的なモデル試験を行った結果,基本波周波数11,13,15,20MHz においてフラットトップ電圧波形を確認することができた。また,基本波加速電圧30kV時に必要とされる5倍波の消費電力は約1kWであることが分かった。5倍波空洞を共振器に取り付ける空間を広く確保することが難しいため,可能な限りコンパクトな空洞にすることが設計段階において要求される。また,消費される電力も小さいほど良い。この2点を考慮して空洞の最適形状を検討するために,電磁場解析コード MAFIA を用いて計算を行っている。

論文

Relativistic nuclear collisions at 10A GeV energies from p+Be to Au+Au with hadronic cascade model

奈良 寧; 大塚 直彦*; 大西 明*; 仁井田 浩二*; 千葉 敏

Physical Review C, 61(2), p.024901_1 - 024901_19, 2000/02

ハドロンの共鳴とストリング描像に基づくハドロンカスケードモデルを構築し、AGSエネルギー領域(10AGeV程度)におけるp+BeからAu+Auの相対論的核反応の質量依存性の研究を行った。ハドロンの2次散乱の重要性を調べるために、カスケードモデルとGlauberモデル計算を行い、生成するハドロンの縦方向運動量分布とラビディティー分布を実験値と比較した。その結果カスケードモデルが一連の実験値を統一的に説明できることがわかった。また、縦方向の高運動量テールと生成する粒子の多重度を説明するためには2次散乱が重要であることが判明した。

報告書

高エネルギー核反応コードJAMによる150MeV$$sim$$24GeV陽子入射反応の解析

仁井田 浩二*; 奈良 寧; 高田 弘; 中島 宏; 千葉 敏; 池田 裕二郎

JAERI-Tech 99-065, p.42 - 0, 1999/09

JAERI-Tech-99-065.pdf:1.83MB

核子・中間子輸送コードNMTC/JAERIの適用上限エネルギー、核子で3.5GeV、中間子で2.5GeVを引き上げるために、NMTC/JAERIの核反応部分に、高エネルギー原子核反応を記述するモデルJAMを導入し、エネルギー上限が数100GeVの輸送コードNMTC/JAMを作成した。JAMは、核子当たりGeV領域から重心系で数10TeVまでの原子核反応を記述できるカスケードタイプのモンテカルロコードである。JAMをNMTC/JAERIに導入するために、反応後の残留核の核種、励起エネルギーが評価できるように改良を施し、JAMのエネルギー下限を150MeVまで引き下げた。本報告では、NMTC/JAMに組み込まれる核反応モデルJAMの説明と、150MeVから数10GeVの陽子入射薄膜核反応におけるJAMの計算結果と実験との比較、また、LAHET2.7の計算結果との比較を行い、JAMの妥当性を検討した。

報告書

JQMD(Jaeri Quantum Molecular Dynamics)コードの開発

仁井田 浩二*; 丸山 敏毅; 奈良 寧; 千葉 敏; 岩本 昭

JAERI-Data/Code 99-042, p.73 - 0, 1999/09

JAERI-Data-Code-99-042.pdf:2.18MB

QMD(Quantum Molecular Dynamics)モデルは重イオン入射反応を記述する有効なモデルとして80年代後半に提案された。原研先端基礎研究センターでは、このQMD理論を発展させ原研版QMD模型を構築し、核子あたり数10MeVから数GeV領域の核子や重イオン入射反応に対する有効性を示し、核物理及び核データ分野で多くの成果を挙げてきた。本報告では、原研版QMD模型に基づく計算コードJQMD(Jaeri Quantum Molecular Dynamics)に含まれる物理モデルとプログラムの解説、利用の手引きとなるいくつかの計算例をまとめた。

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