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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：12 パーセンタイル：65.66(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.
西内 満美子; 榊 泰直; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久; Pikuz, T.*; Faenov, A.*; Skobelev, I. Yu.*; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pirozhkov, A. S.; et al.
Physics of Plasmas, 22(3), p.033107_1 - 033107_8, 2015/03
被引用回数：71 パーセンタイル：96.85(Physics, Fluids & Plasmas)200TWの超高強度レーザーパルスをミクロンメートルのアルミの薄膜に鉄の不純物を混ぜたターゲットに照射することで、ほぼフルストリップに近い鉄のイオンが0.9GeVで加速された。低エミッタンスで、重いイオンのビームが高いQ/Mで得られることは、いろいろな分野への応用が考えられ、例えば、既存加速器技術との融合によってコンパクトなRIイオン源の開発が考えられる。
佐甲 博之; 中條 達也*; 郡司 卓*; 原田 寛之; 今井 憲一; 金田 雅司*; 金正 倫計; Liu, Y.*; 永宮 正治; 西尾 勝久; et al.
Nuclear Physics A, 931, p.1158 - 1162, 2014/11
被引用回数：23 パーセンタイル：80.23(Physics, Nuclear)J-PARCで将来計画として重イオンプログラムが議論されている。計画の主目的はウラン等の核子当たりのエネルギー約10GeVの重イオンビームを用いた高バリオン密度におけるQCD相図の探索である。特に電子,ミュオンの研究、多重ストレンジ粒子やチャーム粒子等の希粒子の探索に重点を置く。重イオンの加速機構として、新重イオン線形加速器とブースターリングを既存の3GeV RCSシンクロトロンや30GeVメインシンクロトロンと組み合わせる設計を議論している。重イオン計画の概要と、加速機構の設計、物理の目的と実験装置の概念設計について報告する。
榊 泰直; 西内 満美子; 前田 祥太; 匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; 小倉 浩一; 深見 智代; 松川 兼也*; et al.
Review of Scientific Instruments, 85(2), p.02A705_1 - 02A705_4, 2014/02
被引用回数：2 パーセンタイル：11.24(Instruments & Instrumentation)高強度レーザーとプラズマの相互作用によるイオン発生において、電子特性の計測は不可欠である。そのため、様々な計測手法が提案されているが、今回我々は、光核中性子反応による中性子を計測することで、精度よく電子特性の計測を行う新規性の高い手法を提案する。この手法は、イオン加速エネルギー計測と共にピークパワー1
10
W/cm
のJ-KARENレーザーによって実証された。イオン加速エネルギーと本手法による計測結果は極めて相関をもつことがわかり、改良を重ねて行けば非常に良い計測器になり得ることがわかった。
村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 山内 邦仁; 島田 勝弘; 寺門 恒久; 松川 誠; 長谷川 満*; 湊 恒明*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.9501405_1 - 9501405_5, 2012/06
被引用回数：4 パーセンタイル：29.2(Engineering, Electrical & Electronic)超伝導コイルの開発において、ターン間絶縁の耐電圧特性は重要な設計パラメータである。しかし実機コイルのターン間電圧は、電源の電圧変動やコイル内の共振現象により、理想的に電圧が分布した場合に比べ局所的にターン間電圧が高くなる危険性が指摘されている。そこで電源の電圧変動を評価するためJT-60SAと同等の大型電源であるJT-60Uの電源電圧測定を実施した。また、コイル内の共振現象を把握するため、EF4ダミーパンケーキを用いた共振特性試験及び数値解析によりEFコイルの共振特性を評価した。これらの結果、実際のターン間電圧は理想的な電圧分布から大きく外れないことが確認できた。
村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 長谷川 満*; 湊 恒明*; 佐古 勝久*
no journal, ,
JT-60SA装置の平衡磁場(EF)コイルは、NbTi素線を用いたケーブル・イン・コンジット導体を用い、複数のパンケーキ巻きコイルを接続し製作される。超伝導コイルを問題なく動作させるためには導体間を短絡させないよう、導体間の絶縁を正常に保つ必要がある。そのため、導体間の最大電圧及び絶縁物の耐電圧特性は極めて重要な設計パラメータである。しかし、印加電圧の周波数がコイル内に存在する共振周波数に近い場合、局所的に導体間電圧が高くなる危険性が指摘されている。そこで、銅ダミー導体により製作されたダミーパンケーキを用いて導体間の電圧分布測定試験を実施した。ダミーパンケーキは寸法や絶縁構成が実機と同等であるため、実機の共振現象を評価できるものと考えられる。試験の結果、実際に用いられる電源が持つ周波数領域(最大数kHz)において、共振現象は観測されなかった。以上より、実機運転においてEFコイルの導体間電圧が局所的に高まらないことが確かめられた。
西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; 前田 祥太; et al.
no journal, ,
クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでいる。高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るかが建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかが問題となってくる。しかし、既存の加速器技術におけるイオン源で達成できるQ/Mは現状
0.2程度にとどまっている。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることを示唆する。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。
西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Orlandi, R.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでおり、日本の大強度陽子線加速器J-PARCでも高電流高エネルギーイオンの加速をするための議論が始まった。加速器側として、高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るか、が建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかがキーとなる。しかし、既存の加速器技術ではなかなか高Q/Mのイオンを初段で生成するのが難しい。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KAREN自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することに成功した。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることと示す結果である。
西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
レーザー駆動イオン加速型のイオン加速はいろいろな応用面があることで着目され地得るが、その中でも核物理研究のための小型の加速器へのインジェクターの応用が考えられる。これを念頭に置き、JAEA KPSIにある比較的小型で高コントラスト短パルスレーザーJ-KARENを用いることで、イオン加速実験を行った。オンターゲット10Wcm
, 200TW, 10J以下のエネルギーのパラメータを用いてプラズマミラーなしで43MeVの陽子線加速に成功している。またAlの加速を行ったところ、12MeV/uまでの加速に成功し、さらに加速されているイオンはほぼフルストリップに近い状態であることが分かった。これはレーザー駆動イオン線が重イオン加速器のコンパクトなインジェクターとして非常に有望であることを示す結果である。
Wcm intensity high contrast laser pulses interacting with the thin foil target西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
レーザー駆動イオン加速型のイオン源はそのたぐいまれな特徴より、いろいろな応用面があることで着目されている。その中には核物理研究のための大型加速器施設への小型のインジェクターへの応用が考えられる。これを念頭に置き、JAEA KPSIにある比較的小型で高コントラスト短パルスレーザーJ-KARENを用いることで、イオン加速実験を行った。オンターゲット10Wcm, 200TW, 10J以下のエネルギーのパラメータを用いてAlの薄膜ターゲットを照射した。Alは12MeV/uまでのエネルギーに加速され、さらに加速されているイオンはほぼフルストリップに近い状態であることが分かった。これはレーザー駆動イオン線が重イオン加速器のコンパクトなインジェクターとして非常に有望であることを示す結果であり、世界においてもトップレベルの成果である。
榊 泰直; 西内 満美子; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A.*; Orlandi, R.; Pirozhkov, A. S.; 佐甲 博之; 匂坂 明人; et al.
no journal, ,
レーザー駆動粒子線高エネルギー加速手法は、レーザー技術の発展と共に2000年ころから世界的な研究開発が始まった。原子力機構では、レーザー駆動粒子線加速の基礎メカニズムの解明を行うとともに、レーザー集光技術の高度化を進めこれまでに40MeVまでの陽子加速に成功してきた。この技術をさらに発展させ、応用分野の拡大を図るために、重イオン加速(アルミ、鉄など)についての研究も進め、レーザー駆動手法による「レーザー電場によるイオン化」「電子が作り出す電場勾配によるイオン化」「電子衝突イオン化」などの複合効果にてイオンをフルストリップ状態まで到達させ、10MeV/核子程度まで一気に加速することに成功した。今回は、それらの報告を行う。
西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
既存の加速器時術によるRIビームは核物理の分野において重要な役割を果たす。しかしながら既存の加速器技術によるRI源にはさらなるフロンティアを目指す際にいくつか限界がある。それを打破する一つの方法として、レーザー駆動型のイオン加速手法と現存の核物理における計測方法を組み合わせるというものがある。最近のレーザー技術の発展により、小型のレーザーによって、わずか10Jほどのエネルギーで10Wcmの強度を達成するに至った。このようなレーザーと個体ターゲットとの相互作用によって、非常に高電離の重イオンを、ターゲットの化学的性質によらず、低いエミッタンスで提供できる。我々はLaser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods(LENex)を提案する。LENexにおいては、ターゲットが外部の加速器ビームで照射されて、不安定性核がターゲット中に生成された直後、超高強度レーザーで照射することで、その不安定性核を高エネルギー、高電荷で取り出す。第一ステップの原理実証実験として、J-KARENレーザーを用いて、ほぼフルストリップに近い鉄のイオンを16MeV/uまで取り出した。
西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.
no journal, ,
既存の加速器技術によるRI源は核物理研究になくてはならないものであるが、現状さらなるフロンティアを目指すには限界が見えてきている。一つの解決方法として、我々は超高強度レーザー技術と既存の核物理における計測技術の組み合わせを提案する。近年の超高強度レーザー技術の進展によって、わずか10Jのエネルギーのレーザーパルスで、ターゲット上に10 Wcmの集光強度が達成できるようになった。このようなレーザーパルスを個体薄膜ターゲットと相互作用することで、ほぼフルストリップに近い状態の重イオンを高エネルギーで取り出すことが可能である。我々は、Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods (LENex)を提案する。LENex法においては既存の加速器ビームで薄膜ターゲット上に不安定性核が生成された直後に超高強度レーザーによって、不安定性核を取り出す。原理実証実験の第一歩として、J-KARENレーザーを用いて、鉄のほぼフルストリップに近いイオンを16MeV/uで取り出すことに成功した。
佐甲 博之; 原田 寛之; 今井 憲一; 永宮 正治; 小沢 恭一郎; Saha, P. K.; 西尾 勝久; Hwang, S.
no journal, ,
核子あたり10GeV/cのJ-PARCエネルギーにおける重イオン衝突では、原子核密度の10倍程度の高バリオン密度に達すると予想されており、臨界点等、QCD相構造解明が期待されている。このような状況を踏まえ、将来的な重イオン実験のスペクトロメータの設計を進めている。この実験では、レプトン対測定により高バリオン密度の情報を直接とらえることを目指している。さらに相転移に感度のあると考えられている事象揺らぎ、多重ストレンジハドロン生成、Hダイバリオン、ハイパー核等のエキゾティックハドロンの測定を目指している。スペクトロメータはビーム軸との角度30度以上の後方を覆うソレノイドスペクトロメータと双曲磁石を用いた30度以下のダイポールスペクトロメータから構成される。ハドロン識別はTime-of-flightカウンタ、電子識別はRing Imaging Cerenkov Detector、光子の再構成は電磁カロリーメータ、ミュオン測定は鉄absorberとトラッカーにより行う。これらのGEANTによるシミュレーションの結果を示す。
