Home本研究成果のポイント
〇巨大かつ高価な高エネルギー粒子加速器の系统的な基础设计研究を卓上で可能にする、斩新な実験システム“Ｓ?ＰＯＤ”を开発した。
〇大強度イオン線形加速器の研究用に最適化されたＳ?ＰＯＤを使って、楕円体形状を持つビームの安定性を幅広い物理的条件下で精査した。
〇深刻なビーム损失の要因となる様々な共鸣不安定性の発生条件とそのビーム密度依存性を初めて実験的に明らかにした。
概 要
加速器が生み出す荷电粒子ビームは今や基础物理学の领域のみならず、先端医疗や生命科学、物质?材料开発、工学、等々、多种多様な分野で积极的に活用されている。クオリティの高いビームを供给するには、ビーム（换言すれば、外力によって空间的に局所化された极めて多数の同种荷电粒子から成る非线形多体系）の物理的性质に対する理解の深化が必要不可欠である。
この目的のため、我々は“Ｓ?ＰＯＤ”(Simulator of Particle Orbit Dynamics)と呼ばれる新奇な卓上実験システムを開発した。Ｓ?ＰＯＤは小型の高周波イオントラップ中に、重心系で観測した相対論的ビームと物理的に等価な荷電粒子多体系を生成する。本研究では特に、大強度イオン線形加速器において特徴的な短バンチ（球形から楕円体状の高密度ビーム）を想定して系統的実験を行った。
短バンチビーム実験用にデザインされたトラップ（下図）に様々な密度のイオン集団を闭じ込め、3轴方向の外部収束力を広い范囲で制御することにより、イオン集団が不安定化するパラメータ领域を明らかにした。この研究により、多くの低次共鸣不安定帯の存在とその粒子密度依存性が初めて実験的に确认された。得られたデータは现在稼働中の线形加速器の性能向上や次世代加速器の基础设计に活かすことができる。
【论文情报】
M. Goto, C. Ichikawa, K. Ito, K. Kojima, and H. Okamoto, Stability study of intense hadron bunches in linear accelerators using a Paul ion trap, (Editors’ suggestion) Physical Review Accelerators and Beams 25, 054201 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.25.054201
