2020 Fiscal Year Annual Research Report
Hierarchical structure of matter investigated with strange hadron clusters
| Project Area | Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems |
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| Project/Area Number |
18H05403
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田村 裕和 東北大学, 理学研究科, 教授 (10192642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永江 知文 京都大学, 理学研究科, 教授 (50198298)
高橋 俊行 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, 教授 (50281960)
三輪 浩司 東北大学, 理学研究科, 准教授 (50443982)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | ストレンジネス / クラスター / ハイパー核 / K中間子原子核 / Hダイバリオン / ハイペロン核子散乱 / グザイ原子X線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
J-PARCハドロン施設を用いて以下を行った。
(1a)Σ陽子散乱実験（E40）は、前年度に加速器故障が起こってデータ収が中断していたが、本年度に再開し、データ収集を完了した。また、前年度に取得したΣ-p散乱と今回取得したΣ+p散乱のデータ解析を順調に進めた。(1b) Hダイバリオン探索実験(E42) に向けて、崩壊粒子測定のためのハイペロンスペクトロメータ(HS)の超伝導磁石の通電励磁試験および飛跡検出器（HypTPC）のテストを行い、良好な性能を確かめた。(1c-1)Ξハイパー核分光実験(E70)では、新しい磁気スペクトロメーター系の飛跡検出器系読出し回路を製作した。さらにビームラインスペクトロメーターの運動量分解能の改善を目指して、機械学習による運動量補正の手法を考案し、運動量分解能の改善を目指す研究を進めた。また分解能向上の切り札となるアクティブファイバー標的の開発も進めた。(1c-2) エマルジョンを用いたΞハイパー核、ΛΛハイパー核の探索実験(E07)について、以前ビーム照射されたエマルジョンの画像データの解析方法を開発し、新たなΞハイパー核やΛΛハイパー核を発見して、ΞN間、ΛΛ間の相互作用の情報を引き出した。(1c-3) Fe原子核を標的としたΞ原子X線分光実験(E03)について、実験準備を行い、データ収集を開始した。加速器トラブルのため、ビームタイムの一部は翌年度に延期となった。
(2a) K中間子核の研究として、12C核を標的とした(K-,p)反応の実験(E05)のデータを解析し、極めて深い束縛状態と思われる事象を発見した。(2b) 核内Λの磁気モーメントと弱崩壊を少数系Λハイパー核で調べる実験(E63)については、崩壊粒子検出器の開発を進め、試作機の性能確認ののち実機を製作してテストを行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Σ陽子散乱実験（E40）は、加速器トラブルにより当初の予定より遅れたものデータ収集を完了し、データ解析が進んだ。また、Ξ原子X線測定実験(E03)もデータ収集を開始できた。E03実験の次に行うHダイバリオン探索実験(E42)、およびその次に行うΞハイパー核分光実験(E70)の準備も順調に進んでいる。以上から、加速器トラブルによる研究スケジュールの遅れはあるものの、科研費の期間中に予定していた実験データの大部分を得る目途がつき、十分な成果が得られることが期待できる。また、J-PARCという国内施設で行う実験の課題であるため、コロナ感染症による影響をあまり大きく受けなかったことも幸いした。一方で、Ξハイパー核、ΛΛハイパー核の探索実験(E07)のエマルジョン画像解析は大きく進展して新しい事象を多数発見し、ΞN、ΛΛ相互作用に関する画期的なデータが得られたこと、および、K-原子核の極めて深い束縛状態を示唆する結果を得たことは予想以上の進展だったと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでのJ-PARC加速器トラブルによって、実験実施が当初の予定より1年ほど遅れたことから、残り2年で確実にE03,E42,E70実験を実施するべく、これまで以上に細心の注意を払って実験準備と実験実施を進めることとする。また、各大学の学生を含めた研究体制を強化して、これらの既に得られたあるいは今後得られるデータの迅速な解析と結果導出も目指す。得られた成果についてはプレス発表や国際会議等での報告を積極的に行い、さらに得られた結果を他の研究班とも議論してクラスターによる階層出現のメカニズムの理解に貢献する。なおE63実験については、実験を行うために必要なビームライン(K1.1)の整備がJ-PARC施設側で遅れているため、本科研費期間内には実験実施が間に合わないこととなったが、期間内に検出器や標的のの開発・製作を完了してビームライン以外の実験準備を済ませることは十分可能であり、それを目標とする。
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