2012 Fiscal Year Annual Research Report
π+π-原子散乱長測定によるQCD検証-発展DIRACラムシフト測定実験-
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24340058
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
岡田 憲志 京都産業大学, コンピュータ理工学部, 教授 (90093385)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青垣 総一郎 京都産業大学, コンピュータ理工学部, 講師 (00582363)
千葉 雅美 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (60128577)
岩下 芳久 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00144387)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ππ散乱長 / ラムシフト / カイラル摂動計算 / QCD / ππ原子 / πK原子 / ππ原子寿命 / 準安定P状態 |
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| Research Abstract |
低エネルギーでのππ散乱長は、カイラル摂動計算により精度よく求めることができる。実験的にこの散乱長を低エネルギーππ散乱で測定すれば色閉じ込め領域でのQCDの良い検証となる。π+π-原子(A2π)を生成しその基底S状態の崩壊寿命を測定することにより、散乱長差|Ia0-a2|(添字はアイソスピン)を求めることができる。この値は2010年までの我々の実験で4%の精度で求められた。今回の研究では、A2πの準安定P-S状態間のエネルギー差△Eが(2a0+a2)の逆数に比例する事に着目した。このラムシフトを測定すれば寿命測定とあわせてaOとa2を分離して求めることができる。この測定方法は、A2πの束縛エネルギーが3MeVと小さいので低エネルギー散乱に対応し、さらに原子の崩壊の前後で核子の寄与が全くないためモデルに依存しない散乱長を求めることになる。
2012年度の研究では、A2πの準安定P状態が観測できるか、収量はいくらかを実験的に測定する事が目的であった。CERN-PSの24GeV/c陽子を100μmのBe標的に照射しA2πを生成する。基底S状態の寿命は2.7x10^<-15>秒と短いため標的内でπ+とπ-に解離するか2π^0に崩壊する。弱い永久磁石を標的下流に設置し、解離した荷電対をスペクトロメータ上から排除する。長寿命P状態の中性原子は磁石の出口のPt標的に入射し、π+とπ一に解離する。この荷電対の数をS状態の寿命を測定した全く同じ方法で測定した。2012年の4.7ヶ月間に3x10^<11>陽子/スピルのビームを74万スピル照射できた。その結果、現在までに解析した50万スピルのデータから5700個のA2πが生成されていた。そのうちPt標的で解離された長寿命P状態の原子を130個観測した。これでラムシフト測定可能である。
そのほか、高計数率に強い新dE/dxホドスコープを開発した。
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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
まずππ原子の準安定(長寿命)P状態が存在しそれを効率よく観測できるかを見極める事が、初年度に課せられた実験であった。今年度の9月末までのビームタイムで得たデータの解析から5,700個のππ原子の生成とそのうちPt第2標的上で13q個のP状態からの解離π冗対が観測されたため。また、永久磁石の粒子線照射による減磁現象がSm-Co合金では0.26%程度におさめられる事が判明したためラムシフト測定実験に使用できるめどが立ってきたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
CERNの加速器がLHCエネルギー倍増のため1年半シャットダウンする間、今年度集積したデータ解析を行う。特に新dE/dxホドスコープの性能評価に関する解析と論文発表を行う。ラムシフト測定にはππ原子の生成量が6倍以上大きいSPSの450GeV/c陽子が最適である。このシャットダウン間にSPSへの移行申請と作業を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
約29万円の次年度繰越しの発生は、CERNエレクトロニクスプールからのレンタル回路を12月に返却したためレンタル料が安くなった事による。2013年度は、SPSに測定系を移設する準備を始める。費用はCERNへの旅費と新dE/dxのブースター付加、sciFiホドスコープY,z-面のF1読出し回路化とDIRAC共通実験費にあてる。
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