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

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

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

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

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

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

131/ 2 3/ 2

d d

d d

p p ������������� �

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

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

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

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

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

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

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

Forward Detector(TOF wall)

Gas Cerenkov

PT-Magnet

Gamma beam

ＬＥＰＳ　 spectrometer

TPC

TPC

Forward GammaDetector(lead-glass, PWO)

PT+TPC

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