Study of the mass modification of the rho meson in the nuclei using the high luminosity gamma beam

• Project/Area Number: 21H01115
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 新山 雅之 京都産業大学, 理学部, 教授 (90455361)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥15,080,000 (Direct Cost: ¥11,600,000、Indirect Cost: ¥3,480,000)
• Keywords: 原子核物理学 / ハドロン物理学 / 原子核物理

Outline of Research at the Start

我々の体重など物質の質量は99%が原子核の質量です。原子核を作る核子はクォークでできていますが、クォークの質量を足しても核子の質量は説明できず、核子の質量は強い相互作用が引き起こすクォーク凝縮によって生じていると考えられています。原子核中ではクォーク凝縮が変化し、クォークと反クォークでできた中間子の質量も変化すると予想されていますが、過去の実験データに不一致があるなど確証が得られていません。本研究では、先ずは過去の測定の問題点を解決する測定手法を確立することを目指しています。有効な手法が確立でき次第、原子核中での中間子の質量を測定し、核子の質量の起源について重要な測定データを示す予定です。

Outline of Annual Research Achievements

物質の質量を担う核子の質量の起源はクォークと反クォークが対になって真空中に凝縮したクォーク凝縮であるとされている。クォーク凝縮は温度や密度など環境によって変化し，それに伴い核子などのハドロンの質量も変化すると予想されており，このようなハドロンの質量変化を測定できれば，クォーク凝縮が物質の質量の起源である事を実験で示すことができる。しかし，環境の変化によるハドロンの質量変化については，変化があるという実験結果と変化がないという実験的があり，確証が得られていない。本研究では，兵庫県西播磨のスプリングエイトLEPS2ビームラインで光子ビームを用いてρ(ロー)中間子の原子核中での質量を測定することを最終目標としている。そのために，本研究ではLEPS2ソレノイドスペクトロメーターの電磁カロリメーター検出器を増強した。改良後の電磁カロリメーターとソレノイドスペクトロメーターを用いてハドロン光生成を測定した。検出器のエネルギー測定の一様性の確認や粒子のヒット位置の測定などの較正を終えることができた。電子・陽電子のエネルギー測定と運動量測定を同時に行い，電子・陽電子をパイ中間子などのハドロンから識別するための準備が整った。今後，スプリングエイトLEPS2ビームラインで原子核標的を用いたハドロン光生成の測定を続け，原子核中でρ中間子が崩壊した際に生じる電子・陽電子対の不変質量の測定を進めてゆくことで，原子核中でのρ中間子質量を明らかにするプロセスを確立できると考えている。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Saskatchewan(カナダ)
• [Int'l Joint Research] University of Saskatchewan(カナダ)
• [Journal Article] First measurement of differential cross sections and photon beam asymmetries for photoproduction of the f0(980) meson decaying into pi0pi0 at E_g < 2.4 GeV (2023)
  • Author(s): Muramatsu N. et al.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 107 Issue: 4 Pages: 42201-42201
  • DOI: 10.1103/physrevc.107.l042201
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Differential cross sections and photon beam asymmetries of η photoproduction on the proton at Eγ = 1.3-2.4 GeV (2022)
  • Author(s): T. Hashimoto, M. Niiyama et al.
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW C Volume: 106 Issue: 3
  • DOI: 10.1103/physrevc.106.035201
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Recent Results of Few Body System in the Hadron Physics with Photon Beam (2021)
  • Author(s): Niiyama M.
  • Journal Title: Few-Body Systems Volume: 62 Issue: 4 Pages: 4-99
  • DOI: 10.1007/s00601-021-01688-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Status and Prospects of the LEPS2 Solenoid Spectrometer (2023)
  • Author(s): M. Niiyama
  • Organizer: The 20th International Conference on Hadron Spectroscopy and Structure (HADRON 2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SPring-8/LEPS2実験におけるバレルガンマ検出器の性能評価 (2023)
  • Author(s): K. Nakamura, M. Sumihama, A. Tokiyasu, M. Yosoi, R. Kobayakawa, K. Watanabe, M. Niiyama
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] Performance of LEPS2 Solenoid spectrometer (1) (2021)
  • Author(s): R.Kobayakawa, M.Yosoi, S.Y.Ryu, T.H,Nam, K.Watanabe, M.Niiyama, M.Sumihama, A.Tokiyasu, C.Yoshida
  • Organizer: 日本物理学会2021年秋季大会