2021 Fiscal Year Research-status Report
Pioneering strangeness nuclear physics achieved by next generation high luminosity heavy ion collision experiments
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19KK0077
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| Research Institution | Nagasaki Institute of Applied Science |
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Principal Investigator |
大山 健 長崎総合科学大学, 工学研究科, 教授 (10749047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郡司 卓 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10451832)
権業 慎也 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (10834377) [Withdrawn]
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)
関畑 大貴 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (70844794)
山口 頼人 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (40613500)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 高エネルギー重イオン衝突 / ダイバリオン / ハイペロン / ストレンジネス / LHC / ALICE / J-PARC / FAIR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では国際協力の元LHC-ALICEの高度化を完成させ、これまで統計不足により不可能だったダイバリオン探索、ハイペロン-核子やハイペロン-ハイペロン相関測定、深束縛K中間子原子核やK中間子陽子凝縮物質の探索といったストレンジネスを用いた核物理を新たに展開し、同時にFAIR-CBMやJ-PARC重イオン計画へ向けた国際共同研究の基盤を構築する。
2021年度は、前年度より進めているALICE実験の高度化作業[大山・関畑・郡司]、J-PARC重イオン実験計画の実現に向けた議論と先駆実験である陽子・原子核実験の準備[佐甲]、ALICEのデータを用いたダイバリオン探索解析[郡司・山口]をさらに推進した。
ALICE高度化においては、主要荷電粒子飛跡測定装置(TPC)のアップグレードにおいて鍵となる、FPGAを用いた超高帯域データ即時処理システムの開発をほぼ完了した。物理シミュレーションを用いて海外研究者らとこれまで共同で開発したデジタル・フィルタの性能を評価し、デバッグ・改良を加えた[大山]。さらに、TPCによる荷電粒子飛跡測定に不可欠な、機械学習を用いたTPC検出器内部の空間電荷効果補正に関する研究を継続して行い、学会発表も行った[関畑]。ラン・コーディネータとして高度化後ALICEの試運転を完了させ、2022年度のビームによる物理データ取得を待つのみとなった[郡司]。
解析においては、昨年度に引き続きLHC-RUN2で取得した高粒子多重度ppおよびp-Pb事象データでのHダイバリオン 、NΩダイバリオン探索を行った[山口]。特にジェットやフローに由来する擬相関を持つ背景事象評価を進めた。また、統計的仮説検定を用いた信号探索手法による信号探索を開始した。加えてこの探索にPb-Pb事象データも含めるべくPb-Pbデータ解析も進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2020年～2021年にかけて大山・郡司がドイツGSIにてFAIRにおける本研究の進め方と解析に関する詳細を協議する予定であった。また、開発したALICE-TPCの読み出し装置の設置・テスト作業を行うために大山・郡司・関畑・山口らがスイスCERNに長期間渡航する予定であった。しかしながら、新型コロナウィルスの影響でこれらの渡航の多くが中止となった。ただし、一部の議論はオンラインにて進めており、作業も現地の研究者と協調し、日本からリモート作業による最大限のサポートを行いつつ進めたため、研究計画全体の遅れは最小限に留まった。本研究計画のしめくくりとして国際研究会を行い、海外の研究者を日本に招いて議論をする予定であったがこれも実現せず、国際研究会ではなくオンラインで出来る範囲の議論に留まった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は高度化したALICE実験TPCによるデータ収集、およびデータ解析の準備・実データの解析を最重要項目と位置づけて活動を続ける。同時にFAIR実験計画をも含めた高エネルギー重イオン衝突実験によるハイペロン物理のための国際共同研究基盤の確立に向けた人的交流と準備を進める。
研究代表者の大山と分担研究者の郡司・山口・関畑らはCERNに滞在しほぼ開発完了したTPC検出器に必須となるデータ収集装置のFPGAファームウェアの最終テストと試運転を進め、LHC稼働にあわせて運転作業を行う。特に分担研究者の関畑は新GEM-TPC検出器の立ち上げ、電子ドリフトの歪み補正アルゴリズムの最終評価・テスト・本格運用を行う。
大山・郡司・佐甲らはドイツGSI研究所を訪問し、海外共同研究者代表らと将来計画に関する意見交流を行う。特に、今後の日本グループのFAIR参加を視野に入れた国際共同研究の進め方とハイペロン物理の研究グループ構築、ドイツおよび日本における研究会の開催に関して協議を進める。
山口・郡司らは過去のALICEデータの解析を引き続き行い、ハイペロンを高信号対雑音比かつ高検出効率で検出するために検出器シミュレーションでのカット最適化を進める。カット最適化は鉛-鉛衝突データを含めたLHC-Run2全統計の実データ解析と並行して行う。さらに、2022年度半ばからALICEのLHC-Run3データが利用可能となるため、こちらの解析にもとりかかる。
本研究課題の締めくくりとして国際研究会を主催し、海外研究者らを日本に招いて重イオン衝突におけるエキゾチック探索の最新のデータと将来計画に関して議論を行う。
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| Causes of Carryover |
研究代表者の大山、分担者の郡司・佐甲らがドイツGSIに渡航し、今後の研究体制について海外共同研究者のN.Herrman氏、B.Doenigus氏らを中心とするGSI・フランクフルトのグループと協議し、共同研究関係を構築する予定であったが、新型コロナウィルスの感染拡大のため渡航中止となってしまったため、予算の多くが未使用となった。同様にCERNにおいて大山・郡司・関畑・山口らが検出器の試運転・最終調整を行う予定であったが、これも制限を受け多くの渡航が中止となった。
2022年度は渡航制限が緩和されるとみられるため順次ドイツGSI訪問やCERNでの現地作業を開始し、さらに本計画で予定している国際研究会も開催し、次年度使用額と翌年度助成金を合わせ、海外研究者らを日本に招いて議論を行う。
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