ペンタクォークΘ＋のスピン測定のためのレンジカウンターの開発

• Project Area: Quest on new hadrons with variety of flavors
• Project/Area Number: 22105512
• 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: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 成木 恵 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (00415259)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2011: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2010: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: ハドロン / エキゾチックハドロン / ペンタクォーク / ハドロン分光 / ハドロン物理 / ペンダクォーク / J-PARC

Research Abstract

物質を構成する最も基本的な粒子はクォークである。しかし、クォークは単体では存在せず、現実に観測されるのはクォークの多体系であるハドロンである。従来クォーク2体ないし3体の束縛状態しか知られていなかったが、2003年以降、4体のテトラクォークや5体のペンタクォークの候補が相次いでみつかった。これらの粒子はエキゾチックハドロンと呼ばれ、ハドロンを構成するクォーク間の相互作用を研究する上で重要な情報をもたらす。特に、最初にSpring-8のLEPS実験で見つかったペンタクォークΘ＋は明らかなエキゾチックハドロンの候補として注目されてきた。ただし、様々な実験で異なる結果が出ており、その存在はいまだ確定していない。
J-PARC E19実験では、J-PARCハドロン施設のπ中間子ビームを用いΘ＋探索を行った。これはハドロン施設初の実験としてK1.8ビームラインで行われた。π－ビームを液体水素標的に照射し、π－p -> K－Θ＋反応によって散乱されるK中間子を測定した。超伝導電磁石を有するスペクトロメータを用い、質量欠損法による高分解能でのΘ＋探索が可能となった。2010年から2012年にかけ、ビーム運動量が1.92GeV/cと2.00GeV/cの2点でデータを取得した。前者の解析から、Θ＋生成に対し質量分解能1.4GeV（半値全幅）を達成していることが確認できた。スペクトラム解析の結果、Θ＋に対応するピーク構造は観測されなかった。生成断面積の上限として0.26μb/sr（実験室系）が得られた。これより、Θ＋の崩壊幅に対する上限値として0.72MeVを導くことができた。この結果はPhys. Rev. Lett. 109 (2012) 132002として公表した。現在ビーム運動量2.00GeV/cのデータの解析が進行中である。これによりΘ＋の幅に対してより強い制限をかけられる見通しである。

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Overview of hypernuclear physics program at K1.8 and K1.1 beam lines of J-PARC (2013)
  • Author(s): T. Takahashi
  • Journal Title: Nuclear Physics A Volume: - Pages: 530-537
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2012.12.118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Search for Pentaquark Θ^+ in Hadronic Reaction at J-PARC (2013)
  • Author(s): M. Naruki
  • Journal Title: Few-Body Systems Volume: 54 Issue: 7-10 Pages: 955-960
  • DOI: 10.1007/s00601-013-0685-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Search for the (-)+pentaquark at J-PARC (2013)
  • Author(s): M. Moritsu, et al.
  • Journal Title: Nucl. Phys. A Volume: (印刷中) Pages: 91-96
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2013.01.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pentaquark Θ+ search experiment using pion beam at J-PARC (2013)
  • Author(s): M. Moritsu
  • Journal Title: Genshikaku Kenkyu Suppl. Volume: -
• [Journal Article] Search for the (-)+pentaquark via the π- p-> K- X reaction at 1.92 GeV/c (2013)
  • Author(s): K. Shirotori, et al.
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 109 Issue: 13 Pages: 132-002
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.132002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Search for Theta+ via the pion induced reaction at J-PARC: J-PARC E19 (2013)
  • Author(s): K. Shirotori for the E19 collaboration
  • Journal Title: Few-Body Systems Volume: 54 Issue: 1-4 Pages: 145-150
  • DOI: 10.1007/s00601-012-0367-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hadron Physics at J-PARC (2012)
  • Author(s): M. Naruki
  • Journal Title: Prog. Theor. Exp. Phys Volume: 02B013 Issue: 1 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1093/ptep/pts037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Beam and SKS spectrometers at the K1.8 beam line (2012)
  • Author(s): T. Takahashi, et al.
  • Journal Title: Prog. Theor. Exp. Phys. Volume: 2012 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1093/ptep/pts023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hadron Physics at J-PARC (2012)
  • Author(s): T. Nagae
  • Journal Title: Hyperfine Interactions Volume: 211 Issue: 1-3 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10751-011-0501-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Status of J-PARC K1.8 beam line (2012)
  • Author(s): 谷田聖, 他
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 20
• [Journal Article] Highlights from J-PARC Hadron Facility (2011)
  • Author(s): T. Takahashi
  • Journal Title: eConf Volume: C110613 Pages: 129-138
• [Journal Article] Status report of J-PARC E19 (2011)
  • Author(s): 成木恵
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 1388 Pages: 412-415
• [Journal Article] Hadron physics at J-PARC : Current status and future prospects (2011)
  • Author(s): 成木恵
  • Journal Title: International Journal of Modern Physics A Volume: 26 Pages: 533-538
• [Presentation] Probing origin of matter with high intensity hadron beams (2013)
  • Author(s): M. Naruki
  • Organizer: International School "The Excellence in Detector and Instrumentation Technologies (EDIT 2013)”
  • Place of Presentation: Tsukuba, Japan
  • Invited
• [Presentation] Recent results from pentaquark search experiments (2013)
  • Author(s): M. Naruki
  • Organizer: Future Prospects of Hadron Physics at J-PARC and Large Scale Computational Physics in 2013
  • Place of Presentation: Tokai, Japan
  • Invited
• [Presentation] Search for pentaquark Θ+ in hadronic reaction at J-PARC (2013)
  • Author(s): M. Naruki
  • Organizer: The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)
  • Place of Presentation: Chiba, Japan
• [Presentation] pentaquark Θ+ search experiment at j-parc (2013)
  • Author(s): M. Moritsu
  • Organizer: International Conference on the Structure of Baryons (Baryons2013)
  • Place of Presentation: Glasgow, Scotland
• [Presentation] Pentaquark Θ+ search experiment at J-PARC (2013)
  • Author(s): M. Moritsu
  • Organizer: The 25th International Nuclear Physics Conference (INPC 2013)
  • Place of Presentation: Firenze, Italy
• [Presentation] Pentaquark Θ+ search using a hadron beam: Resent results of J-PARC E19 (2012)
  • Author(s): K. Shirotori
  • Organizer: Hadron Structure and Interactions in 2012
  • Place of Presentation: Osaka, Japan
• [Presentation] Search for the Θ+ pentaquark at J-PARC (2012)
  • Author(s): M. Moritsu
  • Organizer: XI International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics (HYP2012)
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
• [Presentation] Pentaquark Θ+ search using a hadron beam at the J-PARC K1.8 beam line (2012)
  • Author(s): K. Shirotori
  • Organizer: The 2nd Korea-Japan Workshop on Nuclear and Hadron Physics at J-PARC
  • Place of Presentation: Pusan, Korea
• [Presentation] Pentaquark Θ+ search experiment using pion beam at J-PARC (2012)
  • Author(s): M. Moritsu
  • Organizer: International Workshop on Strangeness Nuclear Physics 2012 (SNP12)
  • Place of Presentation: Osaka, Japan
• [Presentation] Search for pentaquark Θ+ in hadronic reaction at J-PARC (2012)
  • Author(s): M. Naruki
  • Organizer: The 20th International IUPAP Conference on Few-Body Problems in Physics (FB20)
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
  • Invited
• [Presentation] Status Report on the J-PARC E19 (2011)
  • Author(s): 成木恵
  • Organizer: International conference on the structure of baryons (BARYONS'10)
  • Place of Presentation: 大阪、日本
  • Year and Date: 2011-12-11
• [Presentation] Recent results from the pentaquark search experiment at J-PARC (2011)
  • Author(s): 成木恵
  • Organizer: 2010年度「多彩なフレーバーで探る新しいハドロン存在形態の包括的研究」領域研究会
  • Place of Presentation: 和光、日本(招待講演)
  • Year and Date: 2011-02-28
• [Presentation] Status of J-PARC K1.8 beam line (2011)
  • Author(s): 谷田聖
  • Organizer: International Workshop on Hadron-Nuclear Physics (HNP2011)
  • Place of Presentation: Pohang, Korea
  • Year and Date: 2011-02-24
• [Presentation] J-PAEC K1.8ビームラインにおけるΘ+ペンタクォーク探索実験:J-PARC E19 (2011)
  • Author(s): 白鳥昂太郎
  • Organizer: 日本物理学会2011年春季大会
  • Place of Presentation: 新潟、日本
• [Presentation] SKSおよびK1.8ビームラインスペクトロメータの性能評価 (2011)
  • Author(s): 岩崎るり
  • Organizer: 日本物理学会2011年春季大会
  • Place of Presentation: 新潟、日本
• [Presentation] Hadron Physics Experiments at J-PARC-Current Status and Future Prospects (2010)
  • Author(s): 成木恵
  • Organizer: 11th International Workshop on Meson Production, Properties and Interaction
  • Place of Presentation: KRAKOW, POLAND(招待講演)
  • Year and Date: 2010-06-15
• [Remarks]
  • URL: http://wiki.kek.jp/display/e19/Home