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

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1 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
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

2 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

3 ＧＤＨ和則 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
ＧＤＨ２００２　Ｐ．Ｇｒａｂｍａｙｒ ＧＤＨ和則 1.8GeVまでの データには、sum rule の値からの超過の傾向 Running GDH Integral for proton GDH sum rule 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） Ｋ．Ｈｅlbing, Nucl.Phys.B 102(2002)113

4 陽子と中性子についてのＧＤＨ和則 phenomenological analyses with real photon data
Regge approach from non 0 Q2 to 0

5 パーシャルチャンネルの寄与 Q.Zhao, J.Al-Khalili and C.Bennhold （th-nucl 0201002v2)
quark model approach

6 Double polarized data for exclusive channels
(Mainz data for eta p channel)

7 偏極標的での標的物質と性能 偏極標的の性能 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

8 PT-Magnet Superconducting Solenoid B=2.5T(max=2.6T) DB/B~130ppm
(f20x50mm) warm bore: 60cm length: 100cm cooled by cryocooler (GM-refrigerator)  no need of liq. He

9 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

10 偏極標的のための 基本設備 ヘリウム３ ガス清浄機 マイクロ波 システム ＮＭＲ 希釈冷凍器 Ｈｅ 電磁石 デュワー
山形大で現有 ヘリウム３ ガス清浄機 山形大で現有 マイクロ波 システム ＋７７Ｋ　冷凍機 ヘリウム３ 排気ポンプ システム ＋大型ブースターポンプ ＋小型ポンプ 山形大で現有 ＮＭＲ ＋ＤＡＱ ヘリウム４ 排気ポンプ システム 希釈冷凍器 改造 山形大で 現有 Ｈｅ デュワー 電磁石 リーク ディテクター 新規 ＲＣＮＰ 現有 新規 偏極ＨＤ標的にも転用可能な装置

11 冷凍器システムの配管スキーム JIS250 ＬＥＰＳ 実験室 JIS250 JIS65 JIS250 JIS65 G.V. JIS150
~2500 400 400 JIS250 300 2000 ~1000 2000 Ｈｅ３ 1000 200 2000 500 500 2000 200 Ｈｅ４ ＬＥＰＳ 実験室 3300 2000 JIS250 300 JIS65 pipe d=267.4 flange d=350 500 pipe d=76.3 200 JIS250 JIS65 300 500 G.V. JIS150 DN160 flange O.D.=285 G.V. ＥＨ１２00 DN160 200L Dewar 100L Dewar RSV2000 ＥＨ５００ 1400 R６０１ ＥＨ８０ H2060 ~2500

12 SP8-GDH Setup geometrical acceptance 97% of 4p Forward Detector
(TOF wall) Large Angle Detector geometrical acceptance 97% of 4p Polarized Target Gas Cerenkov Inner Detector Gamma beam Forward Gamma Detector (lead-glass, PWO) PT-Magnet Large Angle Gamma Detector (lead-plastic) Inner Gamma Detector 1 m

13 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

14 PT+TPC ＬＥＰＳ spectrometer Forward Detector (TOF wall) Gas Cerenkov TPC
Gamma beam TPC PT-Magnet Forward Gamma Detector (lead-glass, PWO)

15 液体Ｈｅ３偏極標的のアイディア フリーラディカル（ＴＥＭＰＯ） 拡散混入 シリカアエロゲル （空孔率：最大９８％） 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