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International collaborative research for the origin of matter mass at GSI

Research Project

Project/Area Number 20KK0070
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

板橋 健太  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (30322093)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤岡 宏之  東京工業大学, 理学院, 准教授 (30513395)
田中 良樹  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (00868440)
Project Period (FY) 2020-10-27 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywordsイータプライム中間子 / 軸性U(1)対称性 / カイラル対称性 / ハドロン / イータプライム / 原子核反応 / 分光 / η′ / 物質質量の起源 / 中間子 / 原子核 / 真空の構造 / 強い相互作用 / 質量の起源
Outline of Research at the Start

η′ 中間子が炭素原子核に束縛した状態の発見・分光をめざす。この未知の状態を発見・詳しく研究することで、異常に大きい η′ 中間子質量の起源を解明し、汎く物質質量の起源解明に寄与する。実験はドイツ重イオン研究所のシンクロトロンで加速した陽子ビームを炭素標的に照射し、炭素に束縛した η′ 中間子を生成・分光することで行う。η′ 中間子束縛後の崩壊で放出される陽子をコインシデンス計測することで従来と比べてスペクトルのシグナル・バックグラウンド比を改善し、発見・分光可能性を大きく広げた計測を実施する。

Outline of Annual Research Achievements

2022/2月にドイツ重イオン研究所(GSI)で本研究の主要な目的であるη′核分光実験(実験課題番号S490)を実施した。実験は約5日間のビームタイムで行われ 毎秒一億個程度の2.5GeV 陽子ビームを炭素標的に照射し、12C(p,d)反応により前方に放出される重陽子と、標的周囲に放出される粒子を大立体角検出器WASAでコインシデンス計測することで行った。実験では約30テラバイトのデータを取得し、取得したデータのうち有用なデータ量は実験前の見積もりとほぼ同程度であった。2024/5現在、主に以下のようなデータ解析を実施している。本研究費の一部で設置した中性粒子検出用のCsIカロリメータ読み出し装置により記録した波形の解析を行い、時間、エネルギー等の情報の解析を行っている。(p,d)反応により前方に放出された荷電粒子は、破砕核分離装置FRSにより光学的に運動量解析され、エネルギー分解能は 2 MeV 以下であった。WASA は1Tのソレノイド磁場を印可して運用し、ほぼ想定通りの粒子識別、運動量分解能が得られているとわかった。現在、FRS と WASA のデータを結合した解析を行っており、解析が終わり次第、論文執筆を行い、投稿、出版の予定である。また、次期実験についての議論する。
解析に際しては現地研究者と緊密に協調している。頻繁にオンラインでの打ち合わせを実施することで、遅滞ない研究の進捗を図っている。同時にGSIとの共同研究で実施しているパイ中間子原子分光によるカイラル対称性の研究に関しては、主に理論研究に関する議論が進展した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

COVID-19の影響等により、研究の進捗は大きな影響を受けたが、当初計画と比べてほぼ予定通り進行している。

Strategy for Future Research Activity

データ解析を進める。個々の検出器の解析を統合し、最終結果を得る。結果を元に論文を執筆、投稿する。また、新施設FAIRでの実験を含む次期実験計画策定のための議論を進める。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 5 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 6 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 重イオン研究所/ギーセン大学/ユーリッヒ研究センター(ドイツ)

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  • [Journal Article] WASA-FRS Experiments in FAIR Phase-0 at GSI2023

    • Author(s)
      Y. K. Tanaka et al. (WASA-FRS/Super-FRS Experiment Collaboration)
    • Journal Title

      Acta Physica Polonica B, Proceedings Supplement

      Volume: 16 Issue: 4 Pages: 4-27

    • DOI

      10.5506/aphyspolbsupp.16.4-a27

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The WASA-FRS project at GSI and its perspective2023

    • Author(s)
      T.R. Saito et al.
    • Journal Title

      Nucl. Instrum. Meth. B

      Volume: 542 Pages: 22-25

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2023.05.042

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      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Studies of three-and four-body hypernuclei with heavy-ion beams, nuclear emulsions and machine learning2023

    • Author(s)
      T.R. Saito et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Conf. Ser.

      Volume: 2586 Issue: 1 Pages: 12148-12148

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2586/1/012148

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      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Study of light hypernuclei in Europe: The hypertriton and nnΛ puzzles2023

    • Author(s)
      C. Rappold et al.
    • Journal Title

      EPJ Web of Conferences

      Volume: 290 Pages: 09007-09007

    • DOI

      10.1051/epjconf/202329009007

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chiral symmetry restoration at high matter density observed in pionic atoms2023

    • Author(s)
      Nishi Takahiro et. al
    • Journal Title

      Nature Physics

      Volume: 2023 Issue: 6 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41567-023-02001-x

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pion-nucleon sigma term σπN and deeply bound pionic atoms2023

    • Author(s)
      Ikeno Natsumi、Nishi Takahiro、Itahashi Kenta、Nose-Togawa Naoko、Tani Akari、Hirenzaki Satoru
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2023 Issue: 3

    • DOI

      10.1093/ptep/ptad031

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pion-Nucleon Sigma Term by Deeply Bound Pionic Atoms2022

    • Author(s)
      Ikeno N.、Nishi T.、Itahashi K.、Nose-Togawa N.、Tani A.、Hirenzaki S.
    • Journal Title

      Acta Physica Polonica A

      Volume: 142 Issue: 3 Pages: 342-346

    • DOI

      10.12693/aphyspola.142.342

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Time resolution and high-counting rate performance of plastic scintillation counter with multiple MPPC readout2022

    • Author(s)
      R. Sekiya
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A

      Volume: 1034 Pages: 166745-166745

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.166745

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Search for η′-mesic nuclei in 12C(p,dp) reaction with the WASA detector at GSI-FRS2023

    • Author(s)
      R. Sekiya
    • Organizer
      Hadron 2023
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chiral symmetry restoration in nuclear medium observed in pionic atoms2023

    • Author(s)
      K. Itahashi
    • Organizer
      Hadron 2023
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] WASA-FRS Experiments in FAIR Phase-0 at GSI2022

    • Author(s)
      Y.K. Tanaka
    • Organizer
      Zakopane Conference on Nuclear Physics Extremes of the Nuclear Landscape
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      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] What can pionic atoms tell us about the QCD vacuum"2022

    • Author(s)
      K. Itahashi
    • Organizer
      XVth Quark Confinement and the Hadron Spectrum
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pionic atoms and chiral symmetry2022

    • Author(s)
      K. Itahashi
    • Organizer
      4th Jagiellonian Symposium on Advances in Particle Physics and Medicine
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] GSI-FRSにおけるWASA検出器を用いた12C(p,dp)反応によるη′中間子原子核探索実験2022

    • Author(s)
      関屋涼平
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
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  • [Presentation] Search for η′-mesic nuclei in 12C(p,dp) reaction using WASA detector at GSI-FRS2022

    • Author(s)
      R. Sekiya
    • Organizer
      ELPH研究会「ハドロン分光に迫る反応と構造の物理」
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  • [Presentation] Search for η'-mesic nuclei in (p,dp) reaction at GSI/FAIR2022

    • Author(s)
      Y.K. Tanaka
    • Organizer
      4th Jagiellonian Symposium on Advances in Particle Physics and Medicine,
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  • [Presentation] Status of the recent WASA-FRS experiments at GSI/FAIR2022

    • Author(s)
      Y.K. Tanaka
    • Organizer
      EMMI Workshop “Meson and Hyperon Interactions with Nuclei
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  • [Presentation] Status of WASA-FRS experiments in 20222021

    • Author(s)
      Y.K. Tanaka
    • Organizer
      NUSTAR Week 2021
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] GSIにおけるWASA検出器を用いたハイパー核分光実験及びη'中間子原子核探索実験のためのプラスチックシンチレータバレルの開発(IV)2021

    • Author(s)
      関屋涼平
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] Search for Eta'-mesic nuclei in 12C(p, dp) reaction with WASA detector at GSI-FRS.2021

    • Author(s)
      Ryohei Sekiya
    • Organizer
      Hadron in Nucleus 2020
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    • Int'l Joint Research
  • [Book] Handbook of Nuclear Physics2023

    • Author(s)
      Kenta Itahashi
    • Total Pages
      6000
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789811588181
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  • [Remarks] Web for EtaPrime GSI-S490 collaboration

    • URL

      http://ag.riken.jp/etap22Mar/

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URL: 

Published: 2020-10-29   Modified: 2024-12-25  

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