2021 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of deep inside of nuclei and neutron stars with high energy photons
| Project Area | Toward new frontiers : Encounter and synergy of state-of-the-art astronomical detectors and exotic quantum beams |
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| Project/Area Number |
18H05459
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 哲 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50280722)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 優 東北医科薬科大学, 教養教育センター, 教授 (30302079)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | ハイパー核 / ストレンジネス / 光子ビーム / 電子ビーム / 電磁生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年に引き続いて米国ジェファーソン研究所(JLab)において実験遂行したnnΛ(原子番号０のラムダハイパー核)探索実験(E12-17-003)のデータ解析を日米それぞれの解析グループにより独立にすすめた。定期的なコラボレーションミーティングにより互いの情報を交換し、解析の健全性を確認しつつ、生成断面積の上限値という成果を得ることに成功した。
カルシウム同位体標的を用いて世界初の中重ハイパー核のアイソスピン依存性を測定する実験(E12-15-008)に用いる荷電粒子偏向電磁石、およびその内部に設置する真空箱が完成しているので、米国へ輸出した。
また、水素・ヘリウムといった軽い標的の実験デザインを詰め、E12-15-008,E12-20-013実験と同時の実験遂行を目指す。また、これまでプロトタイプを製作し、国内においてビームテストまで完了した水チェレンコフ検出器の性能評価を実施した。
マインツ大学MAMIにおいては、昨年に引き続き、三重水素Λハイパー核パズルの解決に向けて、次世代π崩壊中間子分光実験のデザインを進めた。東北大学電子光理学研究センター(ELPH)では、光子標識装置を完成し、ビームテストを実施した。その後、標識化光子ビームを用いて荷電K中間子とΛ粒子を生成し、終相互作用を通じてΛn間力を調べる研究準備を推進した。さらに、ELPHにおいては、軽いハイパー核寿命測定実験の実験準備を永尾（東北大）と協力して進めた。このために必要な粒子飛行時間検出器、低温ヘリウム標的システムの製作を遂行した。さらに、本新学術領域研究で開発したγ線検出器のレート耐性等を調べるためのテストを進め、ハイパー核研究への応用の可能性を探った。取得したデータの理論的解析は少数多体系計算のエキスパートと協力して進めた。
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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
コロナ禍は予定より長期に大きな影響を与え海外渡航は相変わらず難しい状況が続いた。電子回路の入手困難、大型電磁石輸送のためのコンテナ船がなかなか確保できないなどの想定を超えたトラブルに見舞われたが、代替手段を検討したり、日米のカスタムブローカとの密接な協力により、国内で完成した荷電粒子偏向電磁石対および真空箱を米国ジェファーソン研究所に無事輸出することに成功した。
ただし、米国現地における検出器調整作業等を行うことはできなかったため、国内における研究を優先的に進めることにした。水チェレンコフ検出器は本来、部品の状態で米国に輸出し現地で組み立てテストを行う予定であったが、一部を組み立て、性能評価および長期間安定性テスト等、電子ビームを用いた性能確認を国内において精力的に進めた。このため、水チェレンコフ検出器の性能は当初予定していた以上の物に仕上がり、時間的には遅れたが性能としては予定以上のものを完成することができた。
また、コロナ禍の影響が下火になったドイツにおいて、三重水素ハイパー核のラムダ束縛エネルギーを崩壊π中間子分光実験により精密測定するための準備も着実に進めることができた。よって概ね順調に研究は進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年に引き続き懸案事項はコロナ禍の影響である。また電子回路等の部品の入手に著しく時間がかかり、価格も2倍以上に高騰していることも大きな懸案事項である。通常ルートとは異なる手段での物品調達等を検討し、計画への遅れが出ないように努力する予定である。また、コロナ禍が終息した時点で米国において、偏向電磁石、真空箱の動作確認、調整を行う。昨年までに引き続き、JLabターゲットグループとの密な情報交換をオンライン会議で進め、鉛標的を用いた重いハイパー核分光実験を遂行するために、鉛標的の熱計算を進め、融点の低い鉛標的を安全に使用できるようなターゲットホルダの設計、製作を進める。それと同時に、低温ガス標的を用いた軽いハイパー核精密分光実験のデザインも詳細なモンテカルロシミュレーションコードを開発し検討を進める。実験条件とビームタイムの開始時期の最適化をジェファーソン研究所と議論し、Hall-C実験室でかつて使用していた電磁スペクトロメータを改造することによる実験最適化の可能性を詳細なシミュレーションを元に検討する。
マインツ大学ではアンジュレータを用いた電子ビームエネルギー精密測定実験を進めると同時に今、ホットなトピックになっている三重水素Λハイパー核パズルの解決のために新しい実験のデザイン、準備を日本において可能な範囲で進め、できるだけ早い期間にデータ収集を行う。
東北大電子光研究センター(ELPH)では、エアロゲルチェレンコフ検出器の開発を引き続き進め、また、軽いハイパー核寿命測定実験に必要な荷電粒子測定装置の開発も進める。
すぐに終息すると期待していたCOVID-19の影響が長期化し、いつになったら海外における研究をコロナ禍以前のレベルまで復旧できるか未だ予想がつかないことが最大の懸案事項である。国際共同研究への影響をできるだけ抑制するため、国内で遂行できる研究を優先して進める。
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