Measurement of strange mesons at very forward region of LHC proton-proton collisions

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01917
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: Menjo Hiroaki 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 助教 (10447849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 好孝 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (50272521)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超高エネルギー宇宙線 / ハドロン相互作用 / LHC

Outline of Final Research Achievements

An operation has been performed with proton-proton collisions at the center-of-mass collision energy of 13.6 TeV in September 2022. Thanks to upgrade of data-readout system and trigger logic, the data were collected more efficiently than that in the past operations, and 300 M event in total were obtained.
Including a 2015 operation data, we obtained results of differential production cross-section of eta meson. We found that QGSJET II model reproduced the result well. The eta/pi0 ratio showed mostly constant on the meson energy, and it indicate that a universal process produces such eta meson production.

Free Research Field

宇宙線物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では世界で初めて高エネルギーハドロン衝突の超前方領域でのストレンジメソンの生成断面積測定を行った。その結果、少なくともη中間子は多くの相互作用モデルの予想よりも少ない生成断面積であることがわかった。このことは、既存の相互作用モデルの改良が必要であり、これまでの空気シャワー発達シミュレーションの結果が変わることを意味する。これによって超高エネルギー宇宙線観測の観測結果、特に化学組成の測定結果の解釈に影響を与えると考えられる。これを通して、超高エネルギー宇宙線の加速源の解明に繋がっていくことが期待される。