Photoproduction of exotic six-quark dibaryon states

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01902
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ishikawa Takatsugu 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (40400220)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ダイバリオン / コヒーレント光生成反応 / ハドロン分光

Outline of Final Research Achievements

Hadrons are composite particles of several quarks, and they are classified into two: three quark baryons and quark-antiquark mesons. The structure and interaction of hadrons provides crucial insight into the non-perturbative mechanisms in quantum chromodynamics. We have experimentally studied coherent photoproduction of double neutral mesons on the deuteron at incident photon energies below 1.2 GeV. We have measured the total and differential cross sections for two neutral-pion production and neutral-pion and eta meson production, observing several two-baryon resonance (dibaryon) states. We have succeeded to observe several dibaryon states or excited states of the deuteron, belonging to a new type of hadrons.

Free Research Field

ハドロン物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、コヒーレントダブルメソン光生成反応でダイバリオンという６つのクォークから構成されるハドロンの観測に成功した。新たなハドロンの形態であるダイバリオンを観測したことで、クォークが単独では取り出せないという閉じ込め問題に新たな知見を与える。我々が発見したダイバリオンの一部がドイツ・ボン大学の ELSA 施設で追認されたり、反応計算を行う理論研究者も現れ始めたり、ダイバリオンの分光という新たな分野を切り拓いた。またダイバリオンの構造に対する理解は、未だよく理解されていない核物質の状態方程式や中性子星の内部構造に対して極めて重要な情報をもたらす。