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Investigation of deep inside of nuclei and neutron stars with high energy photons

Planned Research

Project AreaToward new frontiers : Encounter and synergy of state-of-the-art astronomical detectors and exotic quantum beams
Project/Area Number 18H05459
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo (2022)
Tohoku University (2018-2021)

Principal Investigator

中村 哲  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50280722)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤井 優  東北医科薬科大学, 教養教育センター, 教授 (30302079)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥187,330,000 (Direct Cost: ¥144,100,000、Indirect Cost: ¥43,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥29,900,000 (Direct Cost: ¥23,000,000、Indirect Cost: ¥6,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥29,640,000 (Direct Cost: ¥22,800,000、Indirect Cost: ¥6,840,000)
Fiscal Year 2020: ¥36,790,000 (Direct Cost: ¥28,300,000、Indirect Cost: ¥8,490,000)
Fiscal Year 2019: ¥37,830,000 (Direct Cost: ¥29,100,000、Indirect Cost: ¥8,730,000)
Fiscal Year 2018: ¥53,170,000 (Direct Cost: ¥40,900,000、Indirect Cost: ¥12,270,000)
Keywordsハイパー核 / ストレンジネス / 光子ビーム / 電子ビーム / 電磁生成
Outline of Annual Research Achievements

昨年に引き続いて米国ジェファーソン研究所(JLab)において実験遂行したnnΛ(原子番号0のラムダハイパー核)探索実験(E12-17-003)のデータ解析を日米それぞれの解析グループにより独立にすすめた。 カルシウム同位体標的を用いて世界初の中重ハイパー核のアイソスピン依存性を精密測定しΛNN三体斥力を調べる実験に用いる荷電粒子偏向電磁石を昨年度製作したので、そのテストを国内で行った。その後、米国へ輸出し、無事ジェファーソン研究所に到着した。また、E12-15-008実験と同時の実験遂行を目指して、水素・ヘリウムといった低温標的や鉛等の重い標的に関する詳細な実験デザインを進めた。既に基本設計が済んでいる水チェレンコフ検出器の最終プロトタイプを製作し、テストを行った。
マインツ大学MAMIにおいては、三重水素Λハイパー核パズルの解決に向けて、我々が創始した次世代π崩壊中間子分光実験のデザインを進めた。また、電子エネルギーを精密に決定するためにアンジュレータを用いる新しいビームエネルギー測定技術の開発も進み、新しいエネルギー較正技術として確立することに成功した。
東北大学電子光理学研究センター(ELPH)では、標識化光子ビームを用いて荷電K中間子とΛ粒子を生成し、終相互作用を通じてΛn間力を調べる研究を推進した。このために必須である光子標識装置を新造した。この光子標識化装置は不要な放射線損傷を避けるためにビームタイム以外には容易に取り外すことができるシステムとして製作し、実際に電子ビームを用いて必要となる性能が出ていることを確認した。 さらに、ELPHでは最も単純なハイパー核である三重水素Λハイパー核の寿命測定実験に向けて、低温ヘリウム標的システムの基本設計を進めた。
取得したデータの理論的解析を少数多体系計算のエキスパートと協力して進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

製作が遅れていた負荷電粒子偏向電磁石は、本来2年間に分けて製作予定であった正荷電粒子偏向電磁石と同時に製作することで遅れを取り戻すことができた。そのため、必要となる真空箱の設計を進め予定通り完成することができた。しかし、コロナ禍のため大型電磁石の輸出のアレンジに予想より時間がかかった。また、海外渡航が実質上不可能となったため、現地における調整作業を行うことはできなかった。
その一方、これまでに取得した解析や新しい実験の研究戦略に関しては、ビデオ会議等を今まで以上に頻繁に行うことによりアメリカ、ドイツのコラボレータとより細かいところまで情報交換を行った上で共同研究を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

コロナ禍が終息し、米国ジェファーソン研究所での出張が可能になった時点で偏向電磁石、真空箱の現地における動作確認、調整を行う。昨年までに引き続き、JLabターゲットグループとの密な情報交換をオンライン会議で進め、鉛標的を用いた重いハイパー核分光実験を遂行するために、鉛標的の熱計算を進め、融点の低い鉛標的を安全に使用できるようなターゲットホルダの設計、製作を進める。それと同時に、低温ガス標的を用いた軽いハイパー核精密分光実験の検討も進める。また、実験条件とビームタイムの開始時期の最適化をジェファーソン研究所と議論し、これまで考慮していなかったHall-C実験室における実験可能性を詳細なシミュレーションを元に検討する。
マインツ大学ではアンジュレータを用いた電子ビームエネルギー精密測定実験を進めると同時に今、ホットなトピックになっている三重水素Λハイパー核パズルの解決のために新しい実験のデザイン、準備を日本において可能な範囲で進める。
東北大電子光研究センター(ELPH)では、ΛN終相互作用測定実験に必要なエアロゲルチェレンコフ検出器の開発に着手すると同時に、軽いハイパー核寿命測定実験に必要な荷電粒子測定装置の開発を行う。
懸案事項としては、2020年はすぐに終息すると期待していたCOVID-19の影響がどの程度、長期化するか未だ予想がつかないことである。海外出張が長期に渡って不可能になると米国、ドイツで展開する国際共同研究への影響が懸念されるため、状況にフレキシブルに対応することで、国内で遂行できる研究テーマを優先して進める。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(99 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (11 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 7 results) Presentation (62 results) (of which Int'l Joint Research: 35 results,  Invited: 10 results) Book (1 results) Remarks (8 results) Funded Workshop (4 results)

  • [Int'l Joint Research] トマス・ジェファーソン国立研究所/ハンプトン大学/フロリダ国際大学(米国)

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  • [Journal Article] Spectroscopy of A = 9 hyperlithium with the (e, e'K+) reaction2021

    • Author(s)
      Gogami T.、et al, (SNN 56 of 87) HKS (JLab E05-115) Collaboration
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 103 Issue: 4 Pages: 041301-041301

    • DOI

      10.1103/physrevc.103.l041301

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Accurate Λ hypernuclear spectroscopy with electromagnetic probe at Jefferson Lab2021

    • Author(s)
      HKS (JLab E05-115)、Jefferson Lab Hall A Tritium、JLab Hypernuclear Collaborations
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: 2319 Pages: 080019-080019

    • DOI

      10.1063/5.0037353

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Proton form factor ratio mu_p G^p_E/G^p/M from double spin asymmetry2020

    • Author(s)
      Liyanage A.、et al. (SNN 64 of 100)、SANE Collaboration
    • Journal Title

      Physical Review C

      Volume: 101 Issue: 3

    • DOI

      10.1103/physrevc.101.035206

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Status of hypertriton binding energy measurements at the Mainz Microtron2020

    • Author(s)
      Achenbach Patrick、Garre Sergio Alves、Eckert Philipp、Orrit Sa?l Garcia、Herrmann Philipp、Klag Pascal、Mildeberger Marten、Pochodzalla Josef、Kaneta Masashi、Konishi Yoshihiro、Nagao Sho、Nakamura Satoshi N.、Toyama Yuichi、Gogami Toshiyuki、on behalf of the A1 Collaboration
    • Journal Title

      Hadron Spectroscopy and Structure

      Volume: 1 Pages: 713-717

    • DOI

      10.1142/9789811219313_0123

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spectroscopy of electro-produced hypernuclei at JLab2019

    • Author(s)
      Nakamura Satoshi N.
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: 2130

    • DOI

      10.1063/1.5118380

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Studying Λ interactions in nuclear matter with the 208Pb(e,e′K+)208 ΛTl reaction2019

    • Author(s)
      Garibaldi F.、Benhar O.、Byd?ovsk? P.、Covrig S.、Gogami T.、Markowitz P. E. C.、Millener D. J.、Nakamura S. N.、Reinhold J.、Tang L.、Urciuoli G. M.、Vidana I.
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: 2130

    • DOI

      10.1063/1.5118400

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Status of a Lifetime Measurement of Light Hypernuclei Using High Intensity Tagged Photon Beam at ELPH2019

    • Author(s)
      Toyama Yuichi、Gogami Toshiyuki、Itabashi Kosuke、Kanda Hiroki、Konishi Yoshihiro、Maeda Kazushige、Nagao Sho、Nakamura Satoshi N.、Uehara Keita、Kaneta Masashi
    • Journal Title

      JPS Conf.Proc.

      Volume: 26 Pages: 031018-031018

    • DOI

      10.7566/jpscp.26.031018

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Decay pion spectroscopy: A new approach2019

    • Author(s)
      Margaryan A.、Ajvazyan R.、Grigoryan N.、Kakoyan V.、Khachatryan V.、Vardanyan H.、Zhamkochyan S.、Achenbach P.、Pochodzalla J.、Nakamura S.N.、Nagao S.、Toyama Y.、Annand J.R.M.、Livingston K.、Montgomery R.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 935 Pages: 40-50

    • DOI

      10.1016/j.nima.2019.04.063

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  • [Journal Article] Revealing Color Forces with Transverse Polarized Electron Scattering2019

    • Author(s)
      Armstrong W.、..., Nakamura S.N. , et al. 、SANE Collaboration
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 122 Issue: 2 Pages: 022002-022002

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.022002

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Novel optical interferometry of synchrotron radiation for absolute electron beam energy measurements2018

    • Author(s)
      Klag P.、Achenbach P.、Biroth M.、Gogami T.、Herrmann P.、Kaneta M.、Konishi Y.、Lauth W.、Nagao S.、Nakamura S.N.、Pochodzalla J.、Roser J.、Toyama Y.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 910 Pages: 147-156

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.09.072

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Direct measurements of the lifetime of medium-heavy hypernuclei2018

    • Author(s)
      Qiu X.、...、Nakamura S.N.、et al.
    • Journal Title

      Nuclear Physics A

      Volume: 973 Pages: 116-148

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2018.03.001

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Neutral Kaon Spectrometer 22018

    • Author(s)
      Kaneta M.、Beckford B.、Fujii T.、Fujii Y.、Futatsukawa K.、Han Y.C.、Hashimoto O.、Hirose K.、Ishikawa T.、Kanda H.、Kimura C.、Maeda K.、Nakamura S.N.、Suzuki K.、Tsukada K.、Yamamoto F.、Yamazaki H.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 886 Pages: 88-103

    • DOI

      10.1016/j.nima.2017.12.076

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Experimental techniques and performance ofΛ-hypernuclear spectroscopy with the(e,e′K+)reaction2018

    • Author(s)
      Gogami T.、Chen C.、Fujii Y.、Hashimoto O.、Kaneta M.、Kawama D.、Maruta T.、Matsumura A.、Nagao S.、Nakamura S.N.、Okayasu Y.、Reinhold J.、Tang L.、Tsukada K.、Wood S.A.、Yuan L.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 900 Pages: 69-83

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.05.042

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of the nnΛ state and Λn interaction at Jefferson Lab2021

    • Author(s)
      Kosuke Itabashi et al.
    • Organizer
      Yamada Conference LXXII: The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics
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  • [Presentation] Search for NΔ resonance state via the exclusive measurement of γd → dπ+π- reaction2021

    • Author(s)
      Yuichi Toyama et al.
    • Organizer
      Yamada Conference LXXII: The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics
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    • Author(s)
      奥山和樹 他 JLab Hypernuclear Collaboration
    • Organizer
      日本物理学会2021年年次大会
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      中村雄紀 他 JLab Hypernuclear Collaboration
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      秋山タケル 他 JLab Hypernuclear Collaboration
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      奥山和樹
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  • [Presentation] Isospin dependence study of potassium hypernuclei via the high-resolution mass spectroscopy at JLab.2020

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      Sho Nagao, Satoshi N Nakamura, Franco Garibaldi, Pete Markowit, Joerg Reinhold, Liguang Tang, Guido Urciuoli
    • Organizer
      American Physical Society, 2020 Fall Meeting of APS Div. of Nucl. Phys.
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    • Author(s)
      Masashi Kaneta, Takeru Akiyama, Hiroyuki Fujioka, Tomomasa Fujiwara, Kenji Fukada, Kousuke Itabashi, Masaya Mizuno, Sho Nagao, Satoshi N. Nakamura, Yuki R. Nakamura, Kazuki Okuyama, Yuichi Toyama, Keita Uehara, Hiroo Umetsu
    • Organizer
      American Physical Society, 2020 Fall Meeting of APS Div. of Nucl. Phys.
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    • Author(s)
      Yuichi Toyama, Masashi Kaneta, Sho Nagao, Satoshi N, Nakamura for NKS2 collaboration
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      American Physical Society, 2020 Fall Meeting of APS Div. of Nucl. Phys.
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  • [Presentation] Short overview on planned hypernucleus activities at Jlab2020

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      S.N.Nakamura
    • Organizer
      Joint THEIA-STRONG2020 and JAEA/Mainz REIMEI Web-Seminar
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  • [Presentation] Hypernuclear Physics at JLab in the 12GeV era2020

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      S.N.Nakamura
    • Organizer
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    • Author(s)
      S.N.Nakamura
    • Organizer
      Workshop on electro- and photo-production of hypernuclei 2020 (NPI, Rez, Czech)
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    • Author(s)
      中村哲
    • Organizer
      九州大学原子核理論グループセミナー
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      Kazuki Okuyama et al.
    • Organizer
      American Physical Society, 2020 Fall Meeting of APS Div. of Nucl. Phys.
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      Yuichi Toyama et al.
    • Organizer
      American Physical Society, 2020 Fall Meeting of APS Div. of Nucl. Phys.
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      Takeru Akiyama et al.
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      Tomomasa Fujiwara et al.
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      Kosuke Itabashi et al.
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      S.N.Nakamura
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      板橋浩介
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      パリティ編集委員会、大槻 義彦編集長、分担執筆 中村哲
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Published: 2018-07-20   Modified: 2022-12-28  

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