2014 Fiscal Year Annual Research Report
FNALドレル・ヤン実験SeaQuestによる陽子のクォーク反クォーク構造の研究
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25247037
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柴田 利明 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (80251601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 健一 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20525779)
後藤 雄二 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 先任研究員 (00360545)
宮地 義之 山形大学, 理学部, 准教授 (50334511)
澤田 真也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (70311123)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 反クォーク / ドレル・ヤン過程 / 陽子のスピン構造 / 香りの対称性の破れ / パートン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、現在の物質優勢な宇宙において、陽子や中性子の中にある反粒子である反クォークの性質を調べることを目的としている。特に陽子の中の反アップクォークと反ダウンクォークの非対称性を高い精度で測定する。具体的には、アメリカ・フェルミ国立加速器研究所において国際共同研究としてSeaQuest(E906)実験を実施している。高エネルギーの陽子ビームを用いてドレル・ヤン過程を用いて実験をしている。
研究実績としては、2015年3月に日本物理学会年次大会（早稲田大学）において、東工大の大学院生がSeaQuest実験の結果を初めて発表し、同年5月にはアメリカ物理学会においてアメリカ人大学院生が発表をした。その内容は、陽子の中の反ダウンクォークと反アップクォークの比が、実験の測定範囲では常に１より大きい、すなわち反ダウンクォークの方が反アップクォークよりも多い、ということを示すものであった。
この成果に至るには、測定器の製作、実験のデータ取得、および実験データの解析の３つが主要な要素であった。測定器の製作はすでに完了しており、粒子加速器も調整のために短期間の中断はあったもののほぼ定常的に稼動したので、実験データの取得と実験データの解析に集中することができた。このことが、早期の成果に結びついたということができる。ドレル・ヤン過程は、反クォークを研究するのにたいへん適した過程なので、実験結果からは反クォークの陽子の中での振る舞いについて、明確な情報が得られている。
SeaQuestの実験結果は、理論研究においても注目されている。
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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
粒子加速器を用いた実験であるが、フェルミ国立加速器研究所の120GeV陽子ビームは、調整のために短期間中断したことがあるもののそれ以外は着実にビームを供給しており、それにより実験データを蓄積することができた。
国際共同研究の中で日本グループがイニシアティブと取って実験データの解析を行い、物理学会に発表できる結果を得ることができた。
このSeaQuest実験は更に実験データを取得中でありデータ解析も同時進行していて、予定通りの精度の測定を達成できる見通しになっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、実験データ取得によって統計量が日々増大するので、適切なデータ解析手法を確立してほぼ同時進行で実験データを解析する。逐次、国際会議、国内会議で発表し、論文としての発表を準備する予定である。
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