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論文

Measurement of differential cross sections for $$Sigma^+ p$$ elastic scattering in the momentum range 0.44-0.80 GeV/c

七村 拓野; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 成木 恵; 佐藤 進; 佐甲 博之; 田村 裕和; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(9), p.093D01_1 - 093D01_35, 2022/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

We performed a novel $$Sigma^+p$$ scattering experiment at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Approximately 2400 $$Sigma^+p$$ elastic scattering events were identified from $$4.9 times 10^7$$ tagged $$Sigma^+$$ particles in the $$Sigma^+$$ momentum range 0.44 - 0.80 GeV/c. The differential cross sections of the $$Sigma^+p$$ elastic scattering were derived with much better precision than in previous experiments. The obtained differential cross sections were approximately 2 mb/sr or less, which were not as large as those predicted by the fss2 and FSS models based on the quark cluster model in the short-range region. By performing phase-shift analyses for the obtained differential cross sections, we experimentally derived the phase shifts of the $$^3S_1$$ and $$^1P_1$$ channels for the first time. The phase shift of the 3S1 channel, where a large repulsive core was predicted owing to the Pauli effect between quarks, was evaluated to be $$20^circ<|delta_{^3S_1}|<35^circ$$. If the sign of $$delta_{^3S_1}$$ is assumed to be negative, the interaction in this channel is moderately repulsive, as the Nijmegen extended-sort-core models predicted.

論文

Kaon-baryon coupling schemes and kaon condensation in hyperon-mixed matter

武藤 巧*; 丸山 敏毅; 巽 敏隆*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(9), p.093D03_1 - 093D03_37, 2022/09

The possible coexistence of kaon condensation and hyperons in highly dense matter is investigated. Two coupling schemes for the s-wave kaon-baryon interaction are compared regarding the onset density of kaon condensation in hyperon-mixed matter and the equation of state for the developed ($$Y+K$$) phase. One is the contact interaction scheme related to the non-linear effective chiral Lagrangian. The other is the meson exchange scheme. It is shown that in the meson exchange scheme, the contribution from the non-linear scalar self-interaction gives rise to a repulsive effect for the kaon effective energy, pushing up the onset density of kaon condensation. The non-linear self-interacting term is not relevant to repulsive energy leading to stiffening of the EOS at high densities, and it cannot be compensated with a large attractive energy due to the appearance of the ($$Y+K$$) phase in the case of the contact interaction scheme.

論文

Beam emittance growth due to the strong space-charge field at low energy of a high-intensity ion linac and its mitigation using an octupole magnetic field

地村 幹; 原田 寛之; 金正 倫計

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(6), p.063G01_1 - 063G01_26, 2022/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

高強度イオンリニアックの低エネルギー領域では、強い空間電荷場により、わずか数メートルの距離でビームエミッタンスが急速に増大する。このビームエミッタンスの増大は、ビーム損失や装置の放射化につながり、加速器機器の定期保守やビーム強度増強の際に大きな問題となる。本研究では、3次元粒子追跡シミュレーションと理論的考察に基づいて、空間電荷場によるビームエミッタンス増大の要因を調べた。J-PARCのリニアックをモデル化した数値シミュレーションによって、空間電荷場の非線形項が直接ビームエミッタンス増大とビームハローの形成を引き起こすことを明確にした。また、空間電荷場の非線形項の一つとして生じる八極磁場を用いて、ビームエミッタンス増大を緩和する方法を世界で初めて提案した。この方法をシミュレーションに適用し検証した結果、ビームエミッタンス増大を有意に緩和することに成功した。

論文

Two-dimensional resistive-wall impedance with finite thickness; Its mathematical structures and their physical meanings

菖蒲田 義博

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(5), p.053G01_1 - 053G01_44, 2022/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

相対論的ビームが、抵抗性のチャンバーを通過する場合を考える。この時、ビームは抵抗性インピーダンスをチャンバーに誘起するが、スキンデプスがチャンバー厚より大きい場合、インピーダンスは周波数に比例して減少する。この現象は一般に電磁場がチャンバーから漏れていると解釈される。しかし、古典的な抵抗性インピーダンスの式では、スキンデプスがチャンバー厚を超えたときに壁電流が漏れ場に変換される様子を動的に表現できていないため、チャンバー上の壁電流とチャンバーからの漏れ場の関係が不明である。そこで、抵抗性インピーダンスを並列回路モデルで表現し直しなすことで、この現象に動的なイメージを提供している教科書もあるが、この式にはいくつかの欠点がある。本研究では、基礎的な立場からそれらの式を見直し、相対論的ビームに対する抵抗性インピーダンスについて、より適切で厳密な物理描像を与えることを試みた。加えて、非相対論的ビームに対する縦方向インピーダンスと横方向抵抗インピーダンスについても見直しをおこなった。

論文

First observation of a nuclear $$s$$-state of a $$Xi$$ hypernucleus, $$^{15}_{Xi}{rm C}$$

吉本 雅浩*; 藤田 真奈美; 橋本 直; 早川 修平; 市川 裕大; 市川 真也; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2021(7), p.073D02_1 - 073D02_19, 2021/07

Bound-systems of $$Xi^-$$-$$^{14}_{}{rm N}$$ are studied via $$Xi^-$$ capture at rest followed by emission of a twin single-$$Lambda$$ hypernucleus in the emulsion detectors. Two events forming extremely deep $$Xi^-$$ bound states were obtained by analysis of a hybrid method in the E07 experiment at J-PARC and reanalysis of the E373 experiment at KEK-PS. The decay mode of one event was assigned as $$Xi^-+^{14}_{}{rm N}to^{5}_{Lambda}{rm He}$$+$$^{5}_{Lambda}{rm He}$$+$$^{4}_{}{rm He}$$+$$n$$. Since there are no excited states for daughter particles, the binding energy of the $$Xi^-$$ hyperon, $$B_{Xi^-}$$, in $$^{14}_{}{rm N}$$ nucleus was uniquely determined to be 6.27 $$pm$$ 0.27 MeV. Another $$Xi^-$$-$$^{14}_{}{rm N}$$ system via the decay $$^{9}_{Lambda}{rm Be}$$ + $$^{5}_{Lambda}{rm He}$$ + $$n$$ brings a $$B_{Xi^-}$$ value, 8.00 $$pm$$ 0.77 MeV or 4.96 $$pm$$ 0.77 MeV, where the two possible values of $$B_{Xi^-}$$ correspond to the ground and the excited states of the daughter $$^{9}_{Lambda}{rm Be}$$ nucleus, respectively. Because the $$B_{Xi^-}$$ values are larger than those of the previously reported events (KISO and IBUKI), which are both interpreted as the nuclear $$1p$$ state of the $$Xi^-$$-$$^{14}_{}{rm N}$$ system, these new events give the first indication of the nuclear $$1s$$ state of the $$Xi$$ hypernucleus, $$^{15}_{Xi}{rm C}$$.

論文

Gamow-Teller transitions of neutron-rich $$N$$ = 82, 81 nuclei by shell-model calculations

清水 則孝*; 富樫 智章*; 宇都野 穣

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2021(3), p.033D01_1 - 033D01_15, 2021/03

AA2020-0889.pdf:1.07MB

 被引用回数:3 パーセンタイル:53.94(Physics, Multidisciplinary)

中性子数が82および81の中性子過剰核はr過程による元素合成で生成されるため、そのベータ崩壊の半減期は元素合成過程を理解する上で重要である。この研究では、中性子数82,81の中性子過剰核のうち、陽子数49から42までのものに対するガモフテラー遷移強度分布を大規模殻模型計算によって系統的に計算した。計算で得られた半減期のうち、測定されているものに対しては、2倍以下の範囲内で実験値を再現することに成功した。陽子数に対するガモフテラー遷移強度分布の系統性を調べたところ、半減期に重要な低励起状態への強度が陽子数を減らすとともに増大することがわかった。特に、陽子数が40まで減ると、その低励起状態への遷移強度は著しく強くなり、超許容ガモフテラー遷移と呼ぶべき遷移強度になることがわかった。そのメカニズムについて、超許容ガモフテラー遷移が実験的に知られている$$^{100}$$Snとの対比から議論した。

論文

Thundercloud project; Exploring high-energy phenomena in thundercloud and lightning

湯浅 孝行*; 和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 古田 禄大; 土屋 晴文; 久富 章平*; 辻 結菜*; 奥田 和史*; 松元 崇弘*; 中澤 知洋*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2020(10), p.103H01_1 - 103H01_27, 2020/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:64.33(Physics, Multidisciplinary)

We designed, developed, and deployed a distributed sensor network aiming at observing high-energy ionizing radiation, primarily gamma rays, from winter thunderclouds and lightning in coastal areas of Japan. Starting in 2015, we have installed, in total, more than 15 units of ground-based detector system in Ishikawa Prefecture and Niigata Prefecture, and accumulated 551 days of observation time in four winter seasons from late 2015 to early 2019. In this period, our system recorded 51 gamma-ray radiation events from thundercloud and lightning. Highlights of science results obtained from this unprecedented amount of data include the discovery of photonuclear reaction in lightning which produces neutrons and positrons along with gamma rays, and deeper insights into the life cycle of a particle-acceleration and gamma-ray-emitting region in a thunder-cloud. The present paper reviews objective, methodology, and results of our experiment, with a stress on its instrumentation.

論文

Erratum; The Belle II physics book

Kou, E.*; 谷田 聖; Belle II Collaboration*; 他537名*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2020(2), p.029201_1 - 029201_6, 2020/02

 被引用回数:136 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

In the original version of this manuscript, an error was introduced on pp.352. "2.7nb:1.6nb" has been corrected to "2.4nb:1.3nb" in the current online and printed version.

論文

The Belle II physics book

Kou, E.*; 谷田 聖; Belle II Collaboration*; 他537名*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(12), p.123C01_1 - 123C01_654, 2019/12

 被引用回数:264 パーセンタイル:99.97(Physics, Multidisciplinary)

We present the physics program of the Belle II experiment, located on the intensity frontier SuperKEKB $$e^+e^-$$ collider. Belle II collected its first collisions in 2018, and is expected to operate for the next decade. It is anticipated to collect 50/ab of collision data over its lifetime. This book is the outcome of a joint effort of Belle II collaborators and theorists through the Belle II theory interface platform (B2TiP), an effort that commenced in 2014. The aim of B2TiP was to elucidate the potential impacts of the Belle II program, which includes a wide scope of physics topics: B physics, charm, tau, quarkonium, electroweak precision measurements and dark sector searches. It is composed of nine working groups (WGs), which are coordinated by teams of theorist and experimentalists conveners: Semileptonic and leptonic B decays, Radiative and Electroweak penguins, $$phi_1$$ and $$phi_2$$ (time-dependent CP violation) measurements, $$phi_3$$ measurements, Charmless hadronic B decay, Charm, Quarkonium(-like), tau and low-multiplicity processes, new physics and global fit analyses. This book highlights "golden- and silver-channels", i.e. those that would have the highest potential impact in the field. Theorists scrutinised the role of those measurements and estimated the respective theoretical uncertainties, achievable now as well as prospects for the future. Experimentalists investigated the expected improvements with the large dataset expected from Belle II, taking into account improved performance from the upgraded detector.

論文

Conceptual study on parasitic low-energy RI beam production with in-flight separator BigRIPS and the first stopping examination for high-energy RI beams in the parasitic gas cell

園田 哲*; 片山 一郎*; 和田 道治*; 飯村 秀紀; Sonnenschein, V.*; 飯村 俊*; 高峰 愛子*; Rosenbusch, M.*; 小島 隆夫*; Ahn, D. S.*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(11), p.113D02_1 - 113D02_12, 2019/11

AA2019-0315.pdf:1.37MB

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所の不安定核ビーム施設(RIBF)では、入射核破砕反応や核分裂で生成される多くの核種からインフライト分離装置(BigRIPS)を用いて実験対象の核種を分離している。しかるに、分離された残りの核反応生成物の中にも核構造から興味深い多くの不安定核が含まれている。これらをBigRIPSから取り出して研究することができれば、RIBFの有効利用につながる。そこで、BigRIPS内に設置したガスセル中で核反応生成物を停止させてレーザーでイオン化して引き出す装置(PALIS)を開発中である。開発の一環として、RIBFの$$^{78}$$Krビームの破砕反応により生成する$$^{67}$$Se近傍の不安定核をガスセル中で停止させる実験を行なった。実験結果は破砕反応の模型計算の予測とよく一致し、ガスセル中での停止効率は約30%と評価された。この結果を基に、次のステップとして、停止した核反応生成物をガスセルから引き出すことを行う。

論文

Observation of a Be double-Lambda hypernucleus in the J-PARC E07 experiment

江川 弘行; 足利 沙希子; 長谷川 勝一; 橋本 直; 早川 修平; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一; 金原 慎二*; 七村 拓野; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(2), p.021D02_1 - 021D02_11, 2019/02

 被引用回数:18 パーセンタイル:84.02(Physics, Multidisciplinary)

A double-$$Lambda$$ hypernucleus, $${}_{LambdaLambda}mathrm{Be}$$, was observed by the J-PARC E07 collaborationin nuclear emulsions tagged by the $$(K^{-},K^{+})$$ reaction. This event was interpreted as a production and decay of $$ {}_{LambdaLambda}^{;10}mathrm{Be}$$,$${}_{LambdaLambda}^{;11}mathrm{Be}$$, or $${}_{LambdaLambda}^{;12}mathrm{Be}^{*}$$ via $$Xi^{-}$$ capture in $${}^{16}mathrm{O}$$.By assuming the capture in the atomic 3D state, the binding energy of two $$Lambda$$ hyperons$$,$$($$B_{LambdaLambda}$$)of these double-$$Lambda$$ hypernuclei are obtained to be$$15.05 pm 0.11,mathrm{MeV}$$, $$19.07 pm 0.11,mathrm{MeV}$$, and $$13.68 pm 0.11,mathrm{MeV}$$, respectively. Based on the kinematic fitting, $${}_{LambdaLambda}^{;11}mathrm{Be}$$ is the most likely explanation for the observed event.

論文

Trapping probability of strangeness via $$mathrm{Xi}^{-}$$ hyperon capture at rest in nuclear emulsion

Theint, A. M. M.*; 江川 弘行; 吉田 純也; 他7名*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(2), p.021D01_1 - 021D01_10, 2019/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:44.94(Physics, Multidisciplinary)

In the E373 experiment at KEK-PS, we have located nearly $$2 times 10^{4}$$ stopping events of $$Xi^{-}$$ hyperon candidates in nuclear emulsion. Among them, the identification of $$Xi^{-}$$ hyperon was performed with Constant Sagitta (CS) method by measuring multiple Coulomb scattering for 695 clearly stopping events. With use of Geant4 simulation, the parameters for the CS method were optimised and we obtained the number of real $$Xi^{-}$$ stopping events to be $$432.3 pm 7.6^{+0.0}_{-14.0}$$ with 3.2% systematic error. The trapping probabilities of two $$Lambda$$ hyperons for light and heavy nuclei were found to be $$5.0 pm 1.7$$% and $$4.2 pm 1.4$$%, respectively. For at least one $$Lambda$$ trapping, the probabilities were $$69.4 pm 8.1$$% and $$51.1 pm 5.7$$% for light and heavy nuclei. These results are the first time to present the trapping probabilities of $$Lambda$$ hyperons via $$Xi^{-}$$ hyperon capture at rest in the emulsion.

論文

Gamma-ray spectrum from thermal neutron capture on gadolinium-157

萩原 開人*; 矢野 孝臣*; Das, P. K.*; Lorenz, S.*; 王 岩*; 作田 誠*; 木村 敦; 中村 詔司; 岩本 信之; 原田 秀郎; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(2), p.023D01_1 - 023D01_26, 2019/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:85.03(Physics, Multidisciplinary)

We have measured the $$gamma$$-ray energy spectrum from the thermal neutron capture, $$^{157}Gd(n,gamma)^{158}Gd$$, on an enriched $$^{157}$$Gd target ($$Gd_2O_3$$) in the energy range from 0.11 MeV up to about 8 MeV. The target was placed inside the germanium spectrometer of the ANNRI detector at J-PARC and exposed to a neutron beam from the Japan Spallation Neutron Source (JSNS). Radioactive sources ($$^{60}$$Co, $$^{137}$$Cs, and $$^{152}$$Eu) and the reaction $$^{35}Cl(n,gamma)$$ were used to determine the spectrometer's detection efficiency for $$gamma$$ rays at energies from 0.3 to 8.5 MeV. Using a Geant4-based Monte Carlo simulation of the detector and based on our data, we have developed a model to describe the $$gamma$$-ray spectrum from the thermal $$^{157}Gd(n,gamma)^{158}Gd$$ reaction. While we include the strength information of 15 prominent peaks above 5 MeV and associated peaks below 1.6 MeV from our data directly into the model, we rely on the theoretical inputs of nuclear level density and the photon strength function of $$^{158}$$Gd to describe the continuum $$gamma$$-ray spectrum from the $$^{157}Gd(n,gamma)^{158}Gd$$ reaction. The results of the comparison between the observed $$gamma$$-ray spectra from the reaction and the model are reported in detail.

論文

Evaluation of the frequency dependence of the complex conductivity of a resistive chamber by comparing theoretical and measured $$S$$-matrices

菖蒲田 義博

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2018(12), p.123G01_1 - 123G01_52, 2018/12

AA2018-0701.pdf:3.35MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.19(Physics, Multidisciplinary)

加速器では、抵抗性真空容器のインピーダンスがビームを不安定にすることがしられている。その抵抗性インピーダンスを評価するには、抵抗性真空容器の材質の電気伝導率の周波数特性を知る必要がある。測定では、ネットワークアナライザーで求めた真空容器の$$S$$行列を換算して電気伝導率の周波数依存性を求める。しかし、$$S$$行列は複素数で、材質の電気伝導率との関係は自明ではない。そこで、従来は電気伝導率を実数と仮定し、導波管の$$S$$行列の絶対値のみを使ってそれを評価していた。しかし、電気伝導率は高周波側で虚部の効果が顕著になり、抵抗性インピーダンスにその効果が現われる。したがって、抵抗性インピーダンスを評価するには、各周波数で$$S$$行列の実部と虚部と電気伝導率の実部と虚部を関連づけておく必要がある。本論文では、Maxwell方程式を解析的に解くことで$$S$$行列の電気伝導率依存性を明らかにし、単純な導波管の場合と導波管にワイヤーを張った場合とで、$$S$$行列から正確に電気伝導率を特定できる手法を提案する。

論文

Measurement of the $$tau$$ Michel parameters $$bar{eta}$$ and $$xikappa$$ in the radiative leptonic decay $$tau^- rightarrow ell^- nu_{tau} bar{nu}_{ell}gamma$$

清水 信宏*; 谷田 聖; Belle Collaboration*; 他169名*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2018(2), p.023C01_1 - 023C01_26, 2018/02

AA2018-0510.pdf:1.89MB

 被引用回数:4 パーセンタイル:41.56(Physics, Multidisciplinary)

We present a measurement of the Michel parameters of the $$tau$$ lepton, $$bar{eta}$$ and $$xikappa$$, in the radiative leptonic decay $$tau^- rightarrow ell^- nu_{tau} bar{nu}_{ell} gamma$$ using 711~f$$mathrm{b}^{-1}$$ of collision data collected with the Belle detector at the KEKB $$e^+e^-$$ collider. The Michel parameters are measured in an unbinned maximum likelihood fit to the kinematic distribution of $$e^+e^-rightarrowtau^+tau^-rightarrow (pi^+pi^0 bar{nu}_tau)(ell^-nu_{tau}bar{nu}_{ell}gamma)$$ $$(ell=e$$ or $$mu)$$. The measured values of the Michel parameters are $$bar{eta} = -1.3 pm 1.5 pm 0.8$$ and $$xikappa = 0.5 pm 0.4 pm 0.2$$, where the first error is statistical and the second is systematic. This is the first measurement of these parameters. These results are consistent with the Standard Model predictions within their uncertainties and constrain the coupling constants of the generalized weak interaction.

論文

Resistive-wall impedances of a thin non-evaporable getter coating on a conductive chamber

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(12), p.123G01_1 - 123G01_22, 2017/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:45.7(Physics, Multidisciplinary)

J-PARCのRCS(Rapid-Cycling Synchrotron)の真空容器は ビームを不安定にしないように、内面をTiN(窒化チタン)でコーティングして電子雲の発生を抑制してある。以前、われわれがRCS用に考案したこのようなタイプの真空容器にビームが誘起する電磁場の計算手法は、TiN以外の抵抗性物質をコーティングした場合の他の加速器施設にも適用可能なものである。今回、われわれは、SLS-II (Swiss Light Source)の研究者と議論する機会があり、非蒸発性ゲッタ材料(NEG)の薄膜をコーティングした銅製の真空容器が作るビームの結合インピーダンス(電磁場)の性質について検討した。銅製の真空容器の肉厚の効果も考慮すると、ビームのもつ周波数が小さいうちは、ビームの結合インピーダンスに外界の大気の効果が現れるが、周波数が上がっていくにつれて、銅やNEGの効果が支配的になることがわかった。さらに、銅が支配的な領域からNEGが支配的な領域への遷移は、0.1-100GHzでゆっくりと起こり、100GHz付近で従来の理論とは著しく異なる結果が得られた。このような検討結果は、特にSLS-IIなどの電子型の加速器を設計するときの指針となることが期待される。

論文

Observation of simultaneous oscillations of bunch shape and position caused by odd-harmonic beam loading in the Japan Proton Accelerator Research Complex Rapid Cycling Synchrotron

山本 昌亘; 野村 昌弘; 島田 太平; 田村 文彦; 原 圭吾*; 長谷川 豪志*; 大森 千広*; 杉山 泰之*; 吉井 正人*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(11), p.113G01_1 - 113G01_24, 2017/11

AA2017-0469.pdf:2.78MB

 被引用回数:2 パーセンタイル:23.94(Physics, Multidisciplinary)

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)では、陽子のバンチが二つ加速器リングを周回している。そして陽子にエネルギーを与える加速電圧も、周回周波数の2倍の周波数で発生させている。このため、大強度ビームの場合バンチが加速空胴を通過する度にウエイク電圧を誘起するが、ウエイク電圧のフーリエ成分も偶数次が主成分となり、奇数次成分はほとんど観測されないはずと考えられていた。実際に加速初期には奇数次成分はほとんど観測されないが、時間とともに増大しビーム損失を起こす現象が観測された。ビーム測定の結果から、奇数次のウエイク電圧がバンチの位置だけでなく形状も同時に振動させていることが示唆された。この振動は奇数次成分をさらに増大させるため、振動が収まらなくなる。ビームシミュレーションはビーム測定の結果をうまく再現し、奇数次のウエイク電圧が極端な高周波バケツ変形を引き起こしてビーム損失に至る様子が確認された。以上のことから、予めマイナーハーモニック成分にもビーム負荷補償システムを導入すればビーム損失が防げることが示されたので、加速器の放射化を減らし安定なビーム運転に貢献することが期待される。

論文

Beam-based compensation of extracted-beam displacement caused by field ringing of pulsed kicker magnets in the 3 GeV rapid cycling synchrotron of the Japan Proton Accelerator Research Complex

原田 寛之; Saha, P. K.; 田村 文彦; 明午 伸一郎; 發知 英明; 林 直樹; 金正 倫計; 長谷川 和男

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(9), p.093G01_1 - 093G01_16, 2017/09

AA2017-0286.pdf:4.64MB

 被引用回数:2 パーセンタイル:23.94(Physics, Multidisciplinary)

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は、設計出力1MWの大強度陽子加速器である。このRCSで3GeVまで加速された陽子ビームは、リング内の8台のパルスキッカー電磁石で取り出しラインへ導き、物質生命科学実験施設や後段の加速器へ供給されている。しかしながら、この電磁石の電磁回路的なリンギングにより時間的な磁場変調を生じており、取り出しビームが大きく変動していた。この変動は、中性子源標的の故障リスクの増大や後段加速器のビーム損失の増大を生じ、大きな課題である。特別な短パルスビームと各電磁石のタイミングスキャンを行い、取り出しビームの位置変動を測定することで、この磁場変調を実測し把握した。それを用いて各電磁石の磁場変調を抑制する最適なタイミングを求め、適用することで装置の改造を行うことなく要求以上の精度のビーム取り出しを実現した。さらにタイミングのずれを自動で測定し補正するシステムを導入し、安定化も実現した。この論文では、手法や成果を報告する。

論文

Theoretical elucidation of space charge effects on the coupled-bunch instability at the 3 GeV Rapid Cycling Synchrotron at the Japan Proton Accelerator Research Complex

菖蒲田 義博; Chin, Y. H.*; Saha, P. K.; 發知 英明; 原田 寛之; 入江 吉郎*; 田村 文彦; 谷 教夫; 外山 毅*; 渡辺 泰広; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2017(1), p.013G01_1 - 013G01_39, 2017/01

AA2016-0375.pdf:3.07MB

 被引用回数:12 パーセンタイル:68.83(Physics, Multidisciplinary)

大強度のビームを加速すると、一般にビームは不安定になることが知られている。それは、周回中のビームと加速器の機器には電磁相互作用(ビームのインピーダンス)があるからである。ビームを不安定にならないようにするためには、ビームのインピーダンスが閾値を超えなければ良いことが分かっていて、それは、インピーダンスバジェットと呼ばれている。J-PARC 3GeVシンクロトロンは、キッカーというビームを蹴り出す装置がインピーダンスバジェットを破っていることが、建設初期の段階から明らかにされており、1MWビームの達成を阻害することが懸念されてきた。今回、ビームの構成粒子自身の電荷に由来する電磁相互作用(空間電荷効果)には、ビームを安定化させる効果があることを理論的に明らかにした。また、ビームのパラメータや加速器のパラメータを適切に選べば、J-PARC 3GeVシンクロトロンのような低エネルギーのマシーンでは、従来のインピーダンスバジェットを破ることは、1MWビームを達成する上で致命傷にはならないことを実験的にも実証した。

論文

On the structure observed in the in-flight $$^{3}$$He($$K^{-}, Lambda p)n$$ reaction at J-PARC

関原 隆泰; Oset, E.*; Ramos, A.*

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2016(12), p.123D03_1 - 123D03_27, 2016/12

AA2016-0237.pdf:1.53MB

 被引用回数:33 パーセンタイル:86.75(Physics, Multidisciplinary)

In this contribution we theoretically investigate what is the origin of the peak structure observed in the E15 experiment of the in-flight $$^{3}$$He($$K^{-}, Lambda p)n$$ reaction at J-PARC, which could be a signal of the lightest kaonic nuclei, that is, the $$bar{K} N N (I=1/2)$$ state. For the investigation, we evaluate the $$Lambda p$$ invariant mass spectrum assuming two possible scenarios to interpret the experimental peak. One assumes that the $$Lambda(1405)$$ resonance is generated after the emission of an energetic neutron from the absorption of the initial $$K^-$$, not forming a bound state with the remaining proton. The other scenario implies that, after the emission of the energetic neutron, a $$bar{K} N N$$ bound state is formed. Our results show that the experimental signal observed in the in-flight $$^{3}$$He($$K^{-}, Lambda p)n$$ reaction at J-PARC is qualitatively well reproduced by the assumption that a $$bar{K} N N$$ bound state is generated in the reaction, definitely discarding the interpretation in terms of an uncorrelated $$Lambda (1405) p$$ state.

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