2014 Fiscal Year Annual Research Report
低エネルギー反陽子‐陽子反応におけるエキゾチック粒子探索
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26287057
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大西 宏明 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (60360517)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 反陽子ー陽子反応 / ファイ中間子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、低エネルギーでの陽子－反陽子消滅反応に於ける、二重φ中間子生成閾値近傍での反応断面積の異常増大現象が、グルーボールなど、未だ確認されていない新粒子生成に関係したものであるのかについて明らかにすることを最終目的としたものである。
本研究のための実験は、大強度陽子加速器施設J-PARC既存の実験装置、J-PARC E15実験装置群を用いて実施する計画である。しかしながら、E15実験装置では反応点ビーム軸方向分解能が1cm程度と非常に荒く、当該実験研究を推進するための要求性能には達していない。すなわち、本研究をより確実に実行するため、新しく実験標的近傍に飛跡検出器を導入することが必要であるという結論に至った。
そこで、まず、既存実験装置の検出器性能を妨げることなく、ビーム軸方向の分解能を1／10程度の1 mmを達成できる検出器の設計検討を行い、Z バーテックスチェンバー（ZVTX) 試作機として製作した。できるだけ物質量を減らすことを考え、 ワイヤーチェンバーの技術を応用した。また、読み出し方法としてはプリント基板技術を使ったカソードストリップ読み出しとした。
宇宙線、放射線源を用いた初期的な試験において、信号の増幅自体は観測されているが、近接する読み出し線間のクロストークの問題、検出器の安定性の問題等の注意深い評価がまだ完了していない。今後、粒子線を使った性能評価を行い、問題点を洗い出す必要がある。
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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
当初計画では、当該年度中の試作機の設計、製作及びその初期的な性能評価までを目標としてきた。
当該年度、実験装置設計、製作、初期動作確認まで順調に行うことができた。しかしながら、信号増幅回路の決定など一部遅れが出ていることも事実であり、評価を「概ね順調」とした。この点に関しては、すでに所有している信号増幅器の再利用を含め、幾つかの解決策がすでに見つけている。したがって、これ以上のおくれが出ることはないと考える。
一方、本実験実施のためのシミュレーションなどを精力的に行い、1日も早い実験実施に向けた準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度、まずは昨年度製作した試作機の性能評価が最も重要な課題である。まずは、実験室で宇宙線や放射線源などで基本特性を確認、問題点を洗い出す作業を行っていく。当該年度前期にこれらの作業を終わらせる計画である。最大の懸念事項は、隣接する読み出し線間の信号のクロストークである。クロストークがどれくらい性能を悪化させるのかは実際に試験をしてみなければ分からない。場合によっては、当該年度前期に再度、信号読み出し部分の試作を行うこと。これはすでに計画内に想定されている事項として組み込んであり、特段の研究計画の遅延を生むものではない。これらと並行して信号増幅器についての選定を進めていく。
上記作業をもとに、当該年度後半に粒子線を使った試験を行い、最終的なZVTX としての仕様を決定する。テスト実験は実験実施場所であるJ-PARC において行うことを計画しているが、ビームタイム割り振りなどの問題も考慮し、東北大学電子光理学研究センター等、国内共同利用研究拠点での実施も視野に入れ計画を立てていく。テスト実験での評価項目は、1）分解能、2）検出効率の2点である。これらの2点を最適にすることは実機仕様決定に不可欠な要素である。
本計画では、当該年度中に実機製作のための準備を全て終わらせる計画である。
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| Causes of Carryover |
概ね計画通りの研究費消化であったが、旅費等の使用が計画より少なかったため、やむおえず次年度での使用とした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に行うテスト実験のための旅費で使用する。
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