2015 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 |
研究の目的は、現在の物質優勢の宇宙において、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にある。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・ヤン過程を用いて詳しく研究した。
この反クォークの香りの非対称性の研究はCERNのNMC実験が端緒となったものである。
アメリカ・フェルミ国立加速器研の120 GeV陽子ビームを水素標的および重水素標的に当てて、ドレル・ヤン過程の結果生じるミューオン対を磁気スペクトロメータで測した。この磁気スペクトロメータにおいて中核的な役割を果たすのが飛跡検出器（ドリフトチェンバー）で、日本グループはその製作を担当してきたが、安定して常時運転することができた。
実験データの解析は、日本とアメリカのグループが行っている。中野健一、澤田真也、宮地義之はSeaQuest実験の現状を雑誌「高エネルギーニュース」に発表した。SeaQuest実験の中性子と陽子のドレル・ヤン過程の断面積の比から、反ダウン・クォークと反アップ・クォークの比を導出する解析を現在進めている。
成果の発表としては、平成28年5月アメリカ物理学会でアメリカ人大学院生が実験結果を発表し、平成28年9月には中野が日本物理学会で発表をする（企画講演）。このように、SeaQuestのドレル・ヤン過程の実験のデータ取得とそのデータ解析は順調に進展して最初の成果をもたらしており、更なるビームタイムとデータ解析により、成果を順次発表する段階になっている。
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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
研究は、測定器の製作、粒子加速器からの高エネルギー陽子ビームを用いた実験のデータ取得、および実験データの解析が主な内容である。現在は、測定器は完成したので、実験のデータ取得と実験データ解析に主な資源を注いている。加速器の調整のための短期間の中断を除けば、実験データは常時、１日２４時間、３シフト制で取得しつつあり、順調に進行している。実験データの解析は国際共同研究の中で日本グループがイニシアティブを取って進めており、物理学会や国際海外で発表できる実験結果をすでに得ている。中野はSeaQuestの中で解析コーディネータを務めており、データ解析について全体を統括している。
SeaQuest実験は広く関心を持たれており、日経サイエンス誌の東工大への取材の結果は、「日経サイエンス」 第45巻 第8号, 40ページ, 特集「クォークの世界」2015年8月1日の記事に掲載されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験データの解析を更に進め、学術雑誌に結果を投稿するのが当面の方針である。最初に出ている結果は、当初からの目的である陽子の中の反ダウンクォークと反アップクォークの非対称性である。次いで、ドレル・ヤン過程で測定できる反クォークの軌道角運動量の効果の検出が研究課題であり、同じ実験データを用いてこれを導出する。これらは研究グループの中にサブグループを作って実験データの解析を系統的に進めている。
SeaQuest実験からの博士論文は、平成28年9月に1編、平成29年3月に1編がいずれも東京工業大学に提出される予定である。
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