2018 Fiscal Year Research-status Report
Disentangling forward neutron production of soft QCD and Coulomb scatterings using polarized hadron beam
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18K03688
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
三塚 岳 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 特別助教 (00566804)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 偏極ビーム / 非摂動QCD / クーロン散乱 / パイオン生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の具体的内容：(1) 非摂動QCDによる中性子および中性パイオン生成シミュレーションの開発を行った。まず、√s=500GeVでの偏極陽子-陽子衝突で起こる回折散乱と非弾性散乱に焦点を絞り、散乱により生成される中性子および中性パイオンの生成断面積、運動量、方位角依存性などを過去の実験結果を元に調べ上げた。次に、非摂動QCDを媒介するPomeronやf2 reggeonといった仮想粒子の情報(スピンや結合定数)を組み込んだ理論モデルおよびシミュレーションを開発し、実験結果と比較した。(2) √s=500GeVでの偏極陽子-原子核衝突データを解析し前方中性子生成の研究を行った。実験データは研究代表者が参加するBNL-PHENIX実験が測定したものである。特に前方中性子の生成断面積とその方位角依存性の導出を試みた。各々の分布に対するunfoldingアルゴリズムの開発と、unfoldの際に必要になるモンテカルロシミュレーションの開発を行った。
研究の意義：上記の項目(1)と関連し、BNL-RHICf実験が最近非常に興味深い測定結果を発表した。発表によると、中性パイオン生成において回折散乱は非弾性散乱よりも大きな方位角依存性を持っているようであり、またその依存性は強い横運動量依存性を示している。これらの現象は既に測定がなされた前方中性子生成と大きな類似性がある。本研究の主題は前方中性子生成であるが、同じ理論枠組みにより中性パイオンという別種の粒子の生成過程も理解出来るのではないかと期待している。
研究の重要性：項目(1)と(2)の最終目的は、高エネルギー宇宙線-大気原子核衝突で起こり得る非摂動QCDとクーロン散乱による前方中性子生成の解明である。本研究の予定通りの進捗は、高エネルギー宇宙線観測の精度向上を達成する上で欠かせない。
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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
(a) クーロン散乱シミュレーション：原子核の形状因子を正確に実装し、クーロン場の強度に相当する仮想光子の数とエネルギー分布のシミュレーションを高精度化した。
(b) 2π-MAIDモデル：光子-陽子散乱のシミュレーションを高度化する2π-MAIDは未導入である。次年度以降に導入したい。
(c) 非摂動QCDシミュレーション：非摂動QCDを媒介するPomeronやReggeonといった仮想粒子の情報を理論モデルに組み込んだ。ここでは国内外の非摂動QCD専門家らが行った先行研究も一部採用している。
(e) PHENIX実験データ解析：順調に進んでいる。2次元unfoldingアルゴリズムは既に完成し、unfoldされたエネルギー・横運動量分布の系統誤差を見積もっている段階である。
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| Strategy for Future Research Activity |
(a) 2π-MAIDモデル：2π-MAIDモデルはγ+p→n+π+πという2パイオン生成反応を記述する理論モデルである。このモデルの導入により光子-陽子散乱のシミュレーションが高度化する。
(b) クーロン-原子核干渉効果シミュレーション：クーロン-原子核干渉効果とはクー ロン散乱と非摂動QCDを散乱振幅レベルで干渉させた効果である。干渉効果が存在すれば、前方へ生成された中性子および中性パイオンの横運動量に分布の歪みが現れるはずである。干渉効果の理論モデルの開発とシミュレーションへの実装は本年度完了した。今後は、未だ実験的に測定されていない非弾性散乱におけるクーロン-原子核干渉効果の検証をPHENIX実験データを用いて行い、続けて理論モデルの比較も行う。
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| Causes of Carryover |
平成30年度に実施する予定であった2π-MAIDモデルの実装を延期した。そのため、実装にあたり必須となるモデル開発者との議論(海外出張)を平成30年度は見送った。次年度以降に議論を進め、モデルの実装を行う予定である。
なお、ここで述べた2π-MAIDモデル実装の延期は、本研究課題の進捗に対して大きな影響を及ぼすものではない。
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| Remarks |
(1)は研究代表者が本研究課題を発表したミーティングのwebページである。
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Research Products
(1 results)
