Studies of baryons and dibaryons with J-PARC high-intensity meson beams and a TPC detector

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H03706
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 佐甲 博之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (40282298)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市川 裕大 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究員 (50756244)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: Hダイバリオン / J-PARC

Outline of Annual Research Achievements

Hダイバリオン探索実験（E42）に関しては、2021年4月までにTPC、TPCホドスコープ、水チェレンコフカウンター、及びKuramaスペクトロメーターのドリフトチェンバーとTOFカウンター等、すべての検出器の準備を完了した。2021年5月から6月にかけて本実験を遂行し、検出器を安定に動作させ、全1700億事象の(K+,K-)反応データを収集することに成功した。特にTPCに関しては、P-10ガスのフローレートを1L/minに増加させることによって、水蒸気と酸素の混入を数10ppm以下に抑制し、その結果GEMの放電レートを10回/hour以下に低減することが可能となり、TPCの安定運転に成功した。E42実験のデータ解析に関しては、KuramaスペクトロメーターにおけるＫ中間子の識別、および運動量の再構成を行い、さらにTPCの較正、特にTPCのドリフト時間の波形データのベースライン較正及びドリフトチェンバーを使用したTPCのドリフト速度の較正等を行った。TPCの各パッド平面における検出効率は90%以上と評価した。
E45実験に関しては、米国側共同代表者(Ohio大学　K. Hicks氏）の退任を受けて、新たな米国側共同代表者(Lamar大学　P. Cole氏）を選出した。また、E45と同じπN→ππN反応の測定を目指しているGSIのHADES実験グループと議論を行い、両実験の相補性を確認した。さらにE45実験のビームタイムに関して、TPCを共有するE72実験と、K1.8ビームラインを共有するユーザグループとの議論を行った結果、E45実験は2025年頃の実験を目指すこととなった。2022年1月の実験審査委員会においてこのビームタイムスケジュール案を示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Ｈダイバリオン探索実験（E42）は今年度終了し、当初予定通り本研究期間内に実施することができ、データ解析も順調に進んでいるものの、N*分光実験（E45）については、J-PARCのビームタイムの制限と先行するK1.8ビームラインの他の実験およびTPCを共有するE72実験の予定との兼ね合いから、最も早くて、本実験は2025年頃に行われる見通しとなった。この点は、当初計画に比べて遅れが生じたことから、現在までの進捗状況は、やや遅れている、と判断する。最終年度であるR4年度において、E45実験のすべての準備を完了させる予定である。

Strategy for Future Research Activity

E42実験については、ΛΛ不変質量スペクトルの導出を目指して検出器較正及びデータ解析を進める。またE45実験の残りの準備、つまり液体水素標的のためのTPCの標的ホルダーの気密化と、液体水素標的における非散乱事象を除去するために必要なビーム除去カウンターの開発を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Lamar University/University of Connecticut/Ohio University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Lamar University/University of Connecticut/Ohio University
• [Int'l Joint Research] Korea University(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: Korea University
• [Journal Article] Time Projection Chamber “HypTPC” for the Hadron Spectroscopy at J-PARC (2021)
  • Author(s): Y. Ichikawa, J. K. Ahn, T. Akaishi , S. Ashikaga, S. W. Choi, K. Hicks, H. Ekawa, S. Hasegawa, S. Hayakawa, K. Imai, S. Ishimoto, W. S. Jung, B. M. Kang, S. H. Kim, J. Y. Lee, T. Nanamura, H. Sako, K. Sasaki, S. Sato, K. Shirotori, K. Suzuki, S. Suzuki, T. Takahashi, K. Tanida, S. B. Yang, J. Yoshida
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 33 Pages: 011103
  • DOI: 10.7566/JPSCP.33.011103
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research