磁気ホーン

磁気ホーンまたはニュートリノホーン（ファンデルメールホーンとも呼ばれる）は、欧州原子核研究機構（CERN）のオランダ人物理学者サイモン・ファンデルメールが発明した高電流パルス集束装置であり、パイ中間子を選択して鋭いビームに集束する。磁気ホーンの元々の用途は、パイ中間子のビームを厳密に集束させる必要があるニュートリノ物理学の分野であった。パイ中間子がミューオンとニュートリノまたは反ニュートリノに崩壊すると、集束されたニュートリノビームが得られる。

ニュートリノビームの生成には、一般に陽子を固体物質の固定ターゲットに向けることが含まれる。陽子はターゲット内の原子核と強く相互作用し、さまざまな二次ハドロンを生成する。陽子ビームのエネルギーとターゲット物質は、これらのハドロンが主にパイ中間子とカオンになるように選択される。これらの粒子の両方が崩壊するとニュートリノが発生する。しかし、ニュートリノホーンがない場合、結果として生じるニュートリノビームは、幾何学的にもエネルギーの広がりにおいても非常に広くなる。これは、二次粒子がさまざまな角度とエネルギーで生成され、その後、二次粒子が崩壊すると、ニュートリノが再びさまざまな角度とエネルギーで生成されるためである。

ニュートリノ自体は電気的に中性であるため、電場や磁場で集束させることはできません。代わりに、1 つ以上の磁気ホーンを使用して二次粒子を集束させることができます。ホーンの形状と磁場の強さを調整して、最も集束させる粒子エネルギーの範囲を選択できます。このようにして、結果として得られるニュートリノ ビームは、幾何学的に集束され、選択されたエネルギー範囲が与えられます。ただし、二次ハドロンの崩壊によってニュートリノにランダムな方向が与えられるため、ホーンがどれだけうまく機能しても、ビームは常にある程度拡散します。

• MINOS、NOνA、MINERνA実験で使用されるNuMIビームは、2つの磁気ホーンを使用して3 GeVミューニュートリノビームを生成します。^[1]
• 最初の中性電流反応が観測されたガルガメル泡箱では、単一のホーンによって集束された 20GeV ミューオン反ニュートリノビームが使用されました。

• ウィキメディア・コモンズの磁気ホーンに関連するメディア

• GSI シュヴェリオネンフォルシュングのヘルムホルツツェントルム、マグネティック ホーン