2020 Fiscal Year Annual Research Report
Orbital motion of anti-quarks in the polarized proton studied by polarized Drell-Yan experiment at Fermilab
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18H03694
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
宮地 義之 山形大学, 理学部, 教授 (50334511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 雄二 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 先任研究員 (00360545)
中野 健一 東京工業大学, 理学院, 助教 (20525779)
澤田 真也 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 (70311123)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 核子構造 / 陽子スピン / 反クォーク / ドレルヤン過程 / 偏極核子標的 / 軌道回転 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、米国フェルミ国立加速器研究所（Fermilab）－SeaQuest 実験に高強度対応型偏極陽子標的を組み込み、高強度陽子ビーム環境下での偏極陽子標的によるドレル・ヤン反応測定実験を世界ではじめて実現することを目的としている（偏極SeaQuest実験：実験番号E1039、本研究期間内にSpinQuest実験と命名）。
陽子高偏極実現に必要不可欠な高出力マイクロ波システムを構築し、偏極標的を完成させる。二年間にわたる測定期間を通じて偏極標的とSeaQuest検出器の定常的運転を実現しする。物理解析から陽子内の反クォーク軌道回転に直接関係する反応断面積の標的スピン非対称度を測定精度±0.04で決定を目指すものである。
当初計画ではすでに陽子ビームを利用した測定が開始され、偏極標的および検出器の定常運転に取り組んでいる年度だが、COVID-19感染症対策等により研究計画に遅延が生じた。Fermilab所内での実験準備にかかる作業についても、作業者および作業人数・時間に対して厳しい制限がもうけられた。その環境化においても実験準備をすすめるため、共同研究者の所属機関での準備を重点的にすすめることとなった。
山形大学での偏極標的システムに関する研究開発・実験装置等の試験、東京工業大学を中心とするオンラインおよびオフライン監視システム開発準備がすすめられた。
また制限された環境ではあるが、検出器主要装置でもある大型荷電粒子飛跡検出器の整備および宇宙線を利用した試験運転もFermilab実験エリアにおいて継続し、SpinQuestデータ収集システムへの統合にむけた開発・試験も並行しておこなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
研究計画の主要な要因は国内外におけるCOVID-19感染症対策である。Fermilab 120 GeV 陽子ビームを利用する実験であるが、当初予定されていたビーム供給スケジュールが延期された。またビーム実験にむけ、実験エリア内での偏極陽子標的システム構築が必要であるが、導入手続き・作業に関しても、研究所内および実験エリアへの厳しい立ち入り制限のため、その進行に著しい遅れが生じた。
偏極標的は液体ヘリウムを利用しおよそ1 Kの極低温に標的試料を冷却する。また5Tの高磁場を必要とするが、そのための超伝導電磁石冷却にも液体ヘリウムを必要とする。気化したヘリウムを液化・再利用するための液化システムの導入にも大きな影響を与えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度後半からの米国内でのCOVID-19感染症対策軽減をうけ、現在は 2022年度開始が予定されているビーム供給にむけ、偏極標的および検出器・データー収集システムの導入および最終調整がすすめられている。一部、スケジュールの遅れが見られる箇所もあるが、概ね順調に進行している。準備状況に応じながら、ビーム供給に対応する。
偏極標的システムの準備完了が先行する場合には、偏極標的および超伝導磁石に対するビームの影響調査を行い、早急にドレル・ヤン反応スピン非対称度の測定にとりかかる。
遅延により、ビーム供給が先ずる場合には、検出器の最終調整の後に、J/ψ粒子生成断面積、ドレル・ヤン断面積方位角依存性測定等、非偏極標的として行う事のできる測定を優先する。これらの測定は本目的である反クォーク軌道運転に間接的に関係するとともに、測定技術・解析技術は共通する事項が多く、来るべく偏極実験にむけての解析技術開発・検証という位置づけともなる。
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