ミュオン H ラインの最近の進展

　J-PARC MLFの Hライン（H２エリア）では、物質構造科学研究所と素粒子原子核研究所の連携によるミュオン g-2/EDM 実験やミュオン顕微鏡に向けた準備が進められています。ミュオン標的から得られる 4 MeV 表面ミュオンはH2エリア内に配置されるミュオニウム生成標的に停止させ、数 meV まで冷却されます。電荷が中性なミュオニウムは紫外コヒーレント光によりイオン化され、超低速ミュオンとなります。これにより得られる狭運動量幅の超低速ミュオンを200 MeV程度まで再加速して低エミッタンスビームを生成するため、g-2 実験ではミュオンビーム由来の系統誤差要因を完全に払拭することができます。
　ミュオニウムの光イオン化には効率の点から真空紫外コヒーレント光が求められ、Uラインですでに構築されたものと同じ方式のレーザーシステムが導入される予定です。真空紫外コヒーレント光源には高い波長安定性が求められるため、レーザーシステム全体の温度安定性が重要です。このレーザーシステムは大強度の近赤外全固体レーザーを基礎として構成されるため、光路上の清浄度が光学素子の寿命に影響します。加えて効率の良い真空紫外光の発生には長尺（Uラインでは 1 mに対してHラインでは 3 m超）の波長変換用ガスセルが有効です。Hラインでは U ラインで蓄積した様々な知見を活かしたレーザーシステムが設計され、長期安定に運用するために、幅 2.4 m 長さ約 10 ｍの恒温クリーンルームが令和５年度中にH２ビームライン脇に整備されました（図１）。

図１：H２エリア横に構築中のクリーンルーム（左）と完成したクリーンルーム内（右）

　現在、光学定盤やレーザーの冷却水循環装置などの設備に加えて、レーザー設置申請に向けた安全設備の準備が進められています。令和６年度にレーザーシステム本体の構築を行い、H２ラインにおいて超低速ミュオンの発生が行われます。