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SPring-8 LEPS での能動核偏極法 (DNP) による偏極原子核標的の建設の提
案
山形大学岩田高広
2003.6.20 @RCNP
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H,D,6Li,7Li核などを DNP法により偏極させ、 SPring-8 LEPSの円偏光 γ線ビームと組み合わせ、特徴ある偏極実験を行えるように偏極標的システムを整備する
<物理のねらい>「1」 GDH 和則に関する実験1)陽子について、 3 GeV までの高精度のデータ → 陽子に対する和則の成否を確認2)重陽子について、 3 GeV までの初のデータ3)パーシャルチャンネルのヘリシティ依存性 → GDH 和則に利いているチャンネルを研究「2」ハドロン共鳴の研究 特定のスピンを持つハドロン共鳴を選択的に励起、→ 未知のハドロン共鳴を抽出 → 部分波解析での不定性を抑える
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GDH2002 P.Grabmayr
K.He lbing, Nucl.Phys.B 102(2002)113
Running GDH Integral for proton
GDH sum rule
1.8GeVまでのデータには、 sum ruleの値からの超過の傾向
高エネルギーでの高精度測定の必要性(2GeV以上の領域でのBonnデータの精度はあまり良くない←偏極電子の減偏極)
23/ 2 1/ 2 22
GDHN
I dm
GDH和則
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陽子と中性子についてのGDH和則
phenomenologicalRegge approachfrom non 0 Q2 to 0
phenomenologicalanalyses with real photon data
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Q.Zhao, J.Al-Khalili and C.Bennhold( th-nucl 0201002v2) quark model approach
パーシャルチャンネルの寄与
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Double polarized data for exclusive channels(Mainz data for eta p channel)
131/ 2 3/ 2
d d
d d
p p ������������� �
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偏極標的での標的物質と性能
陽子標的:ブタノール (C4H90H) 、アンモニア (NH3) 、ポリエチレン (-CH2-)重陽子標的:重陽子化ブタノール (C4D9OD) 、重陽子化アンモニア (ND3) 、 重陽子化ポリエチレン (-CD2-)その他: 6LiD,7LiH など
偏極標的の性能
偏極度:陽子 80% 、重陽子 30%標的サイズ: 25 mm x 50 mm偏極励起時間:8時間スピン凍結モード:不可その他:マイクロ波による偏極反転、再偏極が可能
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SuperconductingSolenoidB=2.5T(max=2.6T)B/B~130ppm(20x50mm)warm bore: 60cmlength: 100cmcooled by cryocooler(GM-refrigerator) no need of liq. He
PT-Magnet
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KEK Dilution Cryostat
• Top part(still, heat-exchanger, mixing-chamber) to be modified
• beam pipe to be rearranged(MW guide removed)– diameter of the beam pipe is 24mm
• beam size x: 40mm need an active collimator
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偏極標的のための基本設備
マイクロ波システム
ヘリウム4排気ポンプシステム
ヘリウム3排気ポンプシステム
ヘリウム3ガス清浄機
NMR
Heデュワー
希釈冷凍器
電磁石
山形大で現有
山形大で現有
+DAQ
山形大で現有
改造
RCNP現有
山形大で現有
+77K 冷凍機
+大型ブースターポンプ+小型ポンプ
新規リークディテクター 新規
偏極HD標的にも転用可能な装置
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G.V. JIS150
JIS250
DN160
DN160
G.V.
RSV2000
R601H2060
JIS65
pipe d=76.3
flange O.D.=285
pipe d=267.4flange d=350
JIS250
JIS250
JIS65
~2500
~1000
3300
500
1400
300
300
2000
2000400
300 2000400
200
1000 2000200500
200
2000
500
500
~2500
100LDewar
200LDewar
EH12 00
EH500
EH80
LEPS実験室
He3
He4
冷凍器システムの配管スキーム
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SP8-GDH SetupForward Detector(TOF wall)
InnerDetector
Gas Cerenkov
PT-Magnet
Polarized Target
Inner Gamma Detector
Gamma beam
Large AngleDetector
Forward GammaDetector(lead-glass, PWO)
Large AngleGamma Detector(lead-plastic)
1 m
geometrical acceptance97% of 4
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将来の展望1) DNP 法による液体 He3 標的の開発ポーラス状物質(シリカエアロゲル)中にフリーラディカルをドープ(自由電子)、空隙に液体ヘリウム3を満たしDNPを行い、ヘリウム3を偏極させる(→全く新しいアイディアによる液体偏極 He3 標的の開発)2) DNP による偏極固体HD標的の開発 X線照射( SPring-8) により固体HD中に格子欠陥をつくり、自由電子を得て、DNPを行う(→熱平衡法で困難な偏極反転、再偏極が自由に行える偏極HDを作る)3)偏極標的+TPCパーシャルチャンネルに対するスピン非対称度を得るため
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Forward Detector(TOF wall)
Gas Cerenkov
PT-Magnet
Gamma beam
LEPS spectrometer
TPC
TPC
Forward GammaDetector(lead-glass, PWO)
PT+TPC
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シリカアエロゲル(空孔率:最大98%)
フリーラディカル(TEMPO)拡散混入
N -Oボンドに自由電子
空隙に液体He3を満たす
磁場中で、マイクロ波を照射、電子スピン偏極をHe3核スピン偏極に移す
液体He3偏極標的のアイディア