Development of overall emulsion scanning method with high efficiency and speed for large-scale analyses of a few-body hypernuclei

• Project Area: Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
• Project/Area Number: 19H05147
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 仲澤 和馬 岐阜大学, 教育学部, 教授 (60198059)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000); Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2019: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: ダブルハイパー核 / 原子核乾板（エマルション） / ダブルラムダ核 / グザイハイパー核 / 機械学習 / 原子核乾板(エマルション) / 全面探査 / 3次元飛跡自動追跡 / 少数多体ハイパー核 / 3次元飛跡追跡法 / 全面探査法 / エマルション

Outline of Research at the Start

第3のクォーク：ストレンジを持つハイペロンは、現代の原子核物理学の最重要課題の一つである、核力をバリオン間相互作用として統一的な理解を促す知見を与える。本研究は、ハイペロンを含む原子核（ハイパー核）を過去の数十倍のデータで取得・解析を目指すための研究開発である。約百万のハイパー核事象が記録されている写真乾板(エマルション)の全面を、機械学習を施して高効率で高速に探査できる顕微鏡システムを実現する。このシステムは、二重ベータ崩壊の研究や中性子を用いたＣＴの開発などへの新展開も期待できるものである。

Outline of Annual Research Achievements

2019年度の開発をもとに、原子核乾板中のダブルハイパー核の全面探査を数年で終了すべく、機械学習機能を持たせることが前進した。特に、荷電粒子の飛程-エネルギーの関係の較正に用いる、乾板中でアルファ線を放出する自然放射性同位元素の崩壊事象の全面探査に機械学習機能を搭載し、実用化に至るとともに論文としても掲載された。現在約80％の検出効率を、さらに向上させるように取り組んでいる。またこの機械学習を、寿命と結合エネルギーが話題となっている最も軽い水素３-ラムダハイパー核の探査に利用し、事例数は限られていつつも検出が進んでいる（現在4例）。
グザイハイパー核については、初めてその質量測定に成功し、投稿したPhysical Review Letters誌で、Editors’ suggestionに選ばれるとともに、事象の写真が掲載号の表紙を飾った。この事象はグザイハイパー核の第1励起状態を表していると考えられ、より深く束縛した基底状態とも考えられる新たな事象の論文をも投稿中である。また本実験の第1号論文であるダブルラムダハイパー核を報告した論文（2019年2月出版）は、第26回日本物理学会論文賞を受賞した。さらにこれまでのダブルハイパー核研究に対して、本研究代表者が第66回（2020年度）仁科記念賞を受賞した。
研究成果は、新聞３紙（岐阜、中日、科学新聞）、およびプレスリリースとして5大学・研究所のホームページで紹介された。仁科記念賞受賞については、主要各紙（朝日、読売、毎日、日経、中日）や地方紙（岐阜、山梨日々）で報道されるとともに、50以上のインターネット配信、および約20のホームページで紹介された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2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 Mandalay/Yadanaboin University/Meiktila University(ミャンマー)
• [Int'l Joint Research] 山西師範大学/Inst. of Nucl. Energy Safety Tech./Inst. for High Energy Physics(中国)
• [Int'l Joint Research] Korea University/Gyeongsang Nat'l University/Seoul Nat'l University(韓国)
• [Int'l Joint Research] Ohio University/University of New Mexico(米国)
• [Int'l Joint Research] Helmholtz Inst. Mainz/Johannes Gutenberg-Universitat(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] University of Mandalay/University of Yangon/Yadanabon University(ミャンマー)
• [Int'l Joint Research] Inst. of Nucl. Energy Safety Tech./Inst. of High Energy Physics/Shanxi Normal University(中国)
• [Int'l Joint Research] Korea University/Seoul Nat'l University/Gyeongsang Nat'l University(韓国)
• [Int'l Joint Research] Ohaio University(米国)
• [Int'l Joint Research] Helmholtz Inst. Mainz/Johannes Gutenberg University(ドイツ)
• [Int'l Joint Research]
• [Journal Article] Observation of Coulomb-Assisted Nuclear Bound State of X--14N System (2021)
  • Author(s): S. H. Hayakawa, K. Nakazawa, et al. (J-PARC E07 Collaboration)
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW LETTERS Volume: 126 Issue: 6 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevlett.126.062501
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Observation of Double-strangeness Nuclei using Nuclear-emulsion Technology (2020)
  • Author(s): Aung Nay Lin Nyaw, Kazuma Nakazawa, et al.
  • Journal Title: Bull. Soc. Photogr. Imag. Japan. (2020) Volume: 30 Pages: 22-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] J-PARCハドロンビームによる新種の超原子核発見 (2020)
  • Author(s): 仲澤和馬
  • Journal Title: アイソトープニュース Volume: 767 Pages: 10-13
• [Journal Article] CNN-based event classification of alpha-decay events in nuclear emulsion (2020)
  • Author(s): J. Yoshida, K. Nakazawa, et al.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Volume: 989 Pages: 164930-164930
  • DOI: 10.1016/j.nima.2020.164930
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Analysis of a Single-Λ Hypernuclear Event in KEK-PS E373 Nuclear Emulsion Experiment (2019)
  • Author(s): Aung Myo Thandar、Wint Thida、Myint Khin Swe、Nakazawa Kazuma
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 206 Pages: 09003-09003
  • DOI: 10.1051/epjconf/201920609003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Study of the charge symmetry-breaking effect in hypernuclei using a nuclear emulsion (2019)
  • Author(s): Yoshimoto Masahiro、Yoshida Junya、Muramoto Naohiro、Nakazawa Kazuma
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 2130 Pages: 030006-030006
  • DOI: 10.1063/1.5118396
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Status of J-PARC E07: Systematic study of double strangeness nuclei with hybrid emulsion method (2019)
  • Author(s): J. Yoshida, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 2130 Pages: 20016-20016
  • DOI: 10.1063/1.5118384
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Status of the J-PARC E07, Systematic Study of Double Strangeness Nuclei with the Hybrid Emulsion Method (2019)
  • Author(s): J. Yoshida, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 26 Pages: 23006-23006
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.023006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Operation Steps for Data Analysis on Double Hypernuclei in E07 Experiment (2019)
  • Author(s): Nyaw Aung Nay Lin、Ekawa Hiroyuki、Hayakawa Shuhei、Kasagi Ayumi、Nakazawa Kazuma、Yoshida Junya、Yoshimoto Masahiro
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 26
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.031017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 【招待講演】Current knowledge and future prospect on double hypernuclei (2021)
  • Author(s): 仲澤 和馬
  • Organizer: YITP international workshop on Hadron in Nucleus （Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University）
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ダブルハイパー核の大統計解析のための飛跡探索技術の開発 (2021)
  • Author(s): 西村直己, 仲澤和馬, 吉本雅浩, 笠置歩, 纐纈陽香, 鈴木雅己, 林航志
  • Organizer: 日本物理学会第76回年次大会
• [Presentation] Development of overall emulsion scanning method with high efficiency and speed for large-scale analyses of few-body hypernuclei (2020)
  • Author(s): 仲澤和馬
  • Organizer: 第3回クラスター階層領域研究会
  • Invited
• [Presentation] ダブルラムダハイパー核、グザイハイパー核の理論的現状 (2020)
  • Author(s): 肥山詠美子
  • Organizer: 第６回「物質階層を横断する会」 ハドロン・原子核・原子・分子合同ミーティング テーマ：エマルジョンを用いたダブルストレンジネス原子核の現状
• [Presentation] ダブルハイパー核実験による現在の情報 (2020)
  • Author(s): 仲澤和馬
  • Organizer: 第６回「物質階層を横断する会」 ハドロン・原子核・原子・分子合同ミーティング テーマ：エマルジョンを用いたダブルストレンジネス原子核の現状
• [Presentation] 原子核乾板を用いたダブルストレンジネス核探索の展望 2020 (2020)
  • Author(s): 吉田純也
  • Organizer: 第６回「物質階層を横断する会」 ハドロン・原子核・原子・分子合同ミーティング テーマ：エマルジョンを用いたダブルストレンジネス原子核の現状
• [Presentation] 原子核乾板によるグザイハイパー核探索 (2020)
  • Author(s): 吉本雅浩, for J-PARC E07 experiment
  • Organizer: 日本物理学会2020年秋季大会
• [Presentation] J-PARC E07 実験で検出したツインハイパー核の解析 (2020)
  • Author(s): 笠置歩, 仲澤和馬, 吉本雅浩, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin, 西村直己, 吉田純也, 齋藤武彦, 江川弘行, 中川真奈美, AbdulMuneem, Enqiang Liu, 藤田 真奈美, 早川修平, J-PARC E, collaboration
  • Organizer: 日本物理学会2020年秋季大会
• [Presentation] 【企画公演】原子核乾板によるダブルハイパー核研究の展開 (2020)
  • Author(s): 仲澤 和馬
  • Organizer: 日本物理学会2020年秋季大会
  • Invited
• [Presentation] ダブルハイパー核の大統計検出のための、機械学習を用いた原子核乾板中事象の分類 (2020)
  • Author(s): 吉田純也, 仲澤和馬, et al.
  • Organizer: 日本物理学会2020年秋季大会
• [Presentation] Double-Λ hypernucleus detected in J-PARC E07 with Hybrid-emulsion method (2020)
  • Author(s): Aung Nay Lin Nyaw, Kazuma NAKAZAWA, et al.
  • Organizer: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [Presentation] X線顕微鏡による原子核乾板中事象の高空間分解能解析 (2020)
  • Author(s): 笠置 歩, 吉本 雅浩, 仲澤 和馬, 西村 直己, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin , 纐纈 陽香, 鈴木 雅己, 林 航志, 吉田 純也
  • Organizer: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [Presentation] 核種同定のためのX線顕微鏡による原子核乾板中飛跡の線密度測定 (2020)
  • Author(s): 西村 直己, 仲澤 和馬, 吉本 雅浩, 笠置 歩, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin , 纐纈 陽香 , 鈴木 雅己 , 林 航志 , 吉田 純也
  • Organizer: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [Presentation] Study of Energy Error with respect to the Energy Calibration-source in Nuclear Emulsion (2020)
  • Author(s): Phyo Myat Lin, Kazuma NAKAZAWA, et al.
  • Organizer: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [Presentation] ダブルハイパー核の全面探査法を実現する新型高速ステージの開発 (2020)
  • Author(s): 林 航志 , 仲澤 和馬, 吉本 雅浩, 吉田 純也, 笠置 歩, 西村 直己, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin ,纐纈 陽香 , 鈴木 雅己
  • Organizer: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [Presentation] X線顕微鏡を用いたダブルハイパー核事象高精度解析手法の開発 (2020)
  • Author(s): 笠置歩、仲澤和馬、吉本雅浩、Aung Nay Lin Nyaw、Phyo Myat Lin、吉田純也
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会
• [Presentation] Swelling Technique of Nuclear Emulsion Sheet for Precise Measurement of Double Hypernuclei (2020)
  • Author(s): Aung Nay Lin Nyaw, Ayumi Kasagi, Phyo Myat Lin, Kazuma Nakazawa, Masahiro Yoshimoto, Junya Yoshida
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会
• [Presentation] Evaluation of Emulsion Density with the Range of Alpha Particles from Natural Radio Isotope (2020)
  • Author(s): Phyo Myat Lin, Ayumi Kasagi, Kazuma Nakazawa, Aung Nay Lin Nyaw, Masahiro Yoshimoto, Junya Yoshida
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会
• [Presentation] J-PARC E07における事象探索の二周目 (2020)
  • Author(s): 吉田純也、早川修平、江川弘行、吉本雅浩、笠置歩、Phyo Myat Lin、Aung Nay Lin Nyaw、仲澤和馬、J-PARC E07 Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会
• [Presentation] J-PARC E07実験における全面探索法の現状 (2020)
  • Author(s): 吉本雅浩、吉田純也、Aung Nay Lin Nyaw、Phyo Myat Lin、笠置歩、仲澤和馬
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会
• [Presentation] 原子核乾板から得られたダブルハイパー核情報の現状 (2020)
  • Author(s): 仲澤和馬
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会 (企画講演)
  • Invited
• [Presentation] 原子核乾板全面探査によるΞ-静止吸収事象の画像選別 (2020)
  • Author(s): 西村直己、仲澤和馬、吉本雅浩、吉田純也、笠置歩
  • Organizer: 日本物理学会第75回年次大会
• [Presentation] 原子核乾板によるハイパー核探索 (2019)
  • Author(s): 吉本雅浩
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] J-PARC E07実験におけるダブルハイパー核解析のための 3次元画像処理 (2019)
  • Author(s): 笠置歩
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] J-PARC E07実験におけるダブルハイパー核事象高精度解析のための新手法の開発 (2019)
  • Author(s): 笠置 歩、仲澤 和馬、吉本 雅浩、吉田 純也
  • Organizer: 日本物理学会2019秋季大会（山形大学）
• [Presentation] Characteristics of Production of Double Hypernuclei (2019)
  • Author(s): Aung Nay Lin Nyaw, Hiroyuki Ekawa, Shuhei Hayakawa, Ayumi Kasagi, Phyo Myat Lin, Kazuma Nakazawa, Junya Yoshida, Masahiro Yoshimoto,and the J-PARC E07 collaboration
  • Organizer: 日本物理学会2019秋季大会（山形大学）
• [Presentation] Evaluation of Emulsion Density Measurement with Range of Alpha Particles (2019)
  • Author(s): Phyo Myat Lin, Aung Nay Lin Nyaw, Ayumi Kasagi, Junya Yoshida, Kazuma Nakazawa, Masahiro Yoshimoto
  • Organizer: 日本物理学会2019秋季大会（山形大学）
• [Presentation] Recent results of a double hypernuclear search using nuclear emulsion (2019)
  • Author(s): Masahiro Yoshimoto, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin, Ayumi Kasagi, and Kazuma Nakazawa for J-PARC E07 Collaboration
  • Organizer: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-resolution measurement using SPring-8 X-ray microscope for double hypernuclear analysis in J-PARC E07 (2019)
  • Author(s): Ayumi Kasagi, Kazuma Nakazawa, Masahiro Yoshimoto, Aung Nay Lin Nyaw,Phyo Myat Lin and Junya Yoshida
  • Organizer: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characteristics of Ξ- capture reaction at rest and Production of S=-2 Hypernuclei (2019)
  • Author(s): Aung Nay Lin Nyaw, K. Nakazawa, M. Yoshimoto, A. Kasagi, Phyo Myat Lin , J. Yoshida , and J-PARC E07 Collaboration
  • Organizer: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Range-Energy Calibration Method with The Range of Alpha Particles for E07 Experiment, JPARC (2019)
  • Author(s): Phyo Myat Lin, A. Kasagi, Aung Nay Lin Nyaw, K. Nakazawa, M. Yoshimoto, J.Yoshida, and J-PARC E07 Collabrators
  • Organizer: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 稀少な超原子核「グザイ核」の質量を初めて決定 原子核の成り立ちや中性子星の構造を理解する新たな知見
  • URL: https://www.gifu-u.ac.jp/news/research/2021/03/entry02-10631.html
• [Remarks] 稀少な超原子核「グザイ核」の質量を初めて決定 原子核の成り立ちや中性子星の構造を理解する新たな知見
  • URL: https://j-parc.jp/c/press-release/2021/03/02000661.html
• [Remarks] 稀少な超原子核「グザイ核」の質量を初めて決定 原子核の成り立ちや中性子星の構造を理解する新たな知見
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2021/03/press20210302-05-guzai.html
• [Remarks] 教育学部理科教育講座 仲澤和馬 シニア教授が 「2020年度（第66回）仁科記念賞」を受賞しました
  • URL: https://www.gifu-u.ac.jp/news/news/2020/11/entry13-10405.html
• [Remarks] 岐阜大学教育学部・工学研究科 仲澤和馬教授・E07実験責任者 2020年度(第66回)仁科記念賞受賞
  • URL: https://j-parc.jp/c/press-release/2020/11/19000616.html
• [Remarks] 岐阜大学 物理学教室 （Physics Department, Gifu University)
  • URL: https://www1.gifu-u.ac.jp/~physics/