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2006年度 課題研究 , P4 「原子核の世界」

実 験 担 当 :今井 憲一(Ken'ichi IMAI)村上 哲也(Tetsuya MURAKAMI)
理 論 担 当 : 松柳 研一(Kenichi MATSUYANAGI)
TEACHING ASSISTANT:名和 要武(Kanabu NAWA) (Theory)

課題研究のP4の簡単な紹介

課題研究P4は将来原子核分野に進まれる方はもちろん物性や天体など他の分野に 行かれる方あるいは卒業して社会に出られる方たちにも本格的な原子核物理学の 一端を体験し、大型の実験装置を駆使するビッグサイエンスを1年間だけでも 有意義に経験していただこうという主旨で作られました。したがって実験には 大型のサイクロトロンから出てくるビームを使用し、測定には重量にして200 トン程の世界で2番目に分解能のよい磁気スペクトロメーターRAIDENを使用します。
実は、世界で最も分解能の良い、より大型のスペクトロメーターがリング サイクロトロンからのビームでの実験に供されるようになったので、 古い小型のものが学部学生実験の方ににまわってきて、学生さんがじっくりと 利用できるようになったのです。磁気スペクトロメーターとはカメラのレンズが 組み合わせレンズになっているように双極磁石、4重極磁石なといくつかの種類の 磁石を組合わせてゆがみのないエネルギー高分解能のスペクトルを得る装置で、 カメラのフィルムを置く位置すなわち焦点面にP4の学生が作った位置検出器を 置き実験します。
この実験装置はこの分野の世界のメッカであり、かつ共同利用研究所でもある 大阪大学核物理研究センターにあり、利用はそこに行って行います。前期は 2ー3回、後期はもっと頻繁に出かけて実質上学部学生実験専用となっている スペクトロメーターRAIDENが置かれている実験室で準備やテストを行います。 最後には研究所の宿舎に1週間ほど泊まりながらビームタイムをこなします。
京都では理論ゼミを週一回と、実験ゼミを週2回行っています。実験ゼミ ではまず「実験の理論」とも言うべき「磁気スペクトロメーター設計原理」、 「Linux を用いたCAMACデータ収集法」、「LabView を用いた 磁気スペクトロ メーター磁場制御」、「位置検出器、シンチレーション検出器の原理」等々の勉強を した後、予備実習を行います。巨大で複雑な装置もバラバラにして一つ一つの 原理を徹底的に理解し、予備実習を通してものにしていくと意外と簡単に制御 でき自分達の意のままに動かすことができることがわかってきます。このように 技術面でパワーアップした段階で、実験を計画し、準備、実習し、スペクトロ メーターの制御、スピン制御からデータ収集、解析、全てその年のP4学生自作の プログラムで行います。解析は理論の先生の指導のもとに実験テーマに合わせた 理論解析をおこないます。そして製本されたきれいなレポートを提出して いただき、発表会を行います。レポートは共同利用研究所にも飾られています。


実験テーマは
サイクロトロンからのビームを使えば何でもよいのですが、例年この素晴らしい 大型の検出器を使った実験がなされています。

この3年間にP4の学生が自分達で 決めた実験テーマは

1) 90Zr, 120Sn(d,p) 反応で原子核の超電導状態を探る。(2002年度)

2) 12C(6Li,d)16O alpha-transfer反応による alpha-cluster 状態の 探索(2003年度)

3) 58Ni,90Zr,120Sn,208Pbからの偏極陽子弾性散乱で原子核の平均場を 探る。(2004年度)

など本格的なものです。 3)の実験などは入射ビームのスピン方向を揃えた実験で、非常にきれいな データが得られており、国際学術誌にも投稿できる水準になって います。それぞれの詳しい内容はそれぞれの年度の内容を御覧ください。
P4ではこれまで3回生までに学内でおこなってきた実験とは全く異なった新しい でしょう。また、これまで勉強不足と自認 されている方も、はつらつと 活躍出来る内容になっています。なぜなら実験ゼミの中身を見て頂くとおわかりに なるように、どなたにも全く新しく経験することばかりですので、皆、同じ土俵で 急成長できる新しい内容になっているからです。

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Overview of RAIDEN Spectrometer



Machine Time in 2004



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