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Solving puzzles in the baryon interaction through electron beam spectroscopy of few-body Lambda hypernuclei

Research Project

Project/Area Number 18H01219
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

後神 利志  京都大学, 理学研究科, 助教 (20750368)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywordsラムダハイパー核 / 電子線 / 高精度欠損質量分光 / ラムダ-核子相互作用 / ラムダハイパー核分光 / 電子散乱 / 高精度分光 / 重粒子間力 / 荷電対称性の破れ / ハイパー核 / 欠損質量分光 / 原子核 / 重粒子相互作用 / 磁気分光器校正 / トリチウム標的 / 電子線分光 / 少数系原子核 / 高分解能分光
Outline of Annual Research Achievements

前年度に施行したPH1実験 (nnΛ探索実験) のデータ解析手法の基礎枠組みの構築を行った。特に25cmにも及ぶ実験標的に対するハイパー核生成位置、散乱角度、運動量の再構成を行うための逆輸送行列の最適化を行い、エネルギー絶対値校正データとして取得した水素ガス標的からのハイペロン生成事象の 2.5 MeV (FWHM) でのピーク観測に成功した。しかし、この分解能は期待される分解能と比べて 1.5 倍程度低い。詳細な解析の結果、その分解能悪化の原因として散乱電子とK中間子の同時計測に起因する粒子飛跡解析の問題が発覚した。この解析上の問題を JLab の解析エキスパートと協力して解決し、目標分解能の達成した。さらに解析効率の向上による信号統計量の増加にも成功した。また、PH2 実験 (ハイパー水素3,4の高精度分光) の具体的な実験設計を実験コラボレータや理論家と議論し、実験プロポーザルとして JLab 実験課題審査委員 (PAC) に提出した。その結果、本 PH2 実験プロジェクトのプロポーザルは「条件付き採択 (Conditional Approval)」として承認された。PH2 実験では JLab Hall-A 既存の磁気分光器 HRS と日本グループが所有する高分解能K磁気分光器 HKS を用いるプロジェクトだが、本セットアップにより世界最高確度でハイパー水素3,4の分光が可能であることがモンテカルロシミュレーションにより確認できた。PH2 実験で目指すの高分解能・高確度分光を達成するためには、数 10 cm 厚に及ぶガス標的に対する高分解能なビーム光学解析が必要だが、本研究の PH1 で開発した解析アルゴリズムが十分機能することも確かめられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

全体を通しておおむね順調に研究が進んだが、年度末にのみ新型コロナウィルス蔓延の影響によって、米・JLab における現地での実験準備や議論ができなかった。しかし、リモート会議や日本国内でもできる技術開発やデータ解析に注力することにより、実験プログラム全体としての遅れは最小限にできた。

Strategy for Future Research Activity

PH1 実験 (nnΛ原子核探索実験) については、引き続き詳細なデータ解析を進める。特に運動量解析によるエネルギー分解能の向上と各種効率の見積による生成断面積の導出を行う。また、エネルギー軸や断面積の系統誤差を見積もる際に必要な Geant4 を用いたモンテカルロシミュレータの詳細なモデリングも完成に近づけたい。PH2 実験 (ハイパー水素3,4の高精度分光) については、「条件付き採択」から「採択」への昇格を目指して、課題審査委員や JLab スタッフから頂いた技術面でのアドバイスをもとにプロポーザルをアップデートする。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(21 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 6 results)

  • [Int'l Joint Research] ジェファーソン研究所(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Jefferson Lab(米国)

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  • [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

    • Related Report
      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

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • 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

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 電子散乱によるラムダハイパー核精密分光2018

    • Author(s)
      後神 利志
    • Journal Title

      原子核研究

      Volume: 63 Pages: 65-77

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] What we measured at JLab / overview of JLab experiments2020

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      Workshop on Electro- and Photoproduction of Hypernuclei 2020
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The apparatus for the next hypernuclear experiments at JLab2020

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      Workshop on A = 208 hypernuclei and neutron stars
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] JLab におけるラムダハイパー核の電子線精密分光2019

    • Author(s)
      後神利志
    • Organizer
      研究会・ガンマ線ビームを用いた原子核・ハドロン物理の新局面と今後の展望
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis status and overview (nnΛ search experiment)2019

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      International meeting for electron beam spectroscopy of Λ hypernuclei: nnΛ analysis (E12-17-003)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A = 3, 4 Lambda hypernuclear spectroscopy2019

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      International meeting on virtual photon spectroscopy of Λ hypernuclei
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on the baryon interaction by Xi hypernuclear spectroscopy with the (K-,K+) reaction2019

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      International Nuclear Physics Conference (INPC2019)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Precise measurement of Lambda hypernuclei with electromagnetic probe2019

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      Asia Pacific Physics Conference 14
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Missing mass spectroscopy of 3,4-H_Lambda by means of electroproduction2019

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      THEIA workshop
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Future hypernuclear experiments at JLab2018

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      ストレンジネス核物理を考える会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Latest results from JLab on 7LHe and 10LBe2018

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      The 13th InternationalConference on Hypernuclear and Strange Particle Physics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Search for the Λnn state using electron beam2018

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      Fifth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the APS and JPS
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ジェファーソン研究所における電子線を用いたラムダハイパー核分光の今とこれから2018

    • Author(s)
      後神 利志
    • Organizer
      研究会・ストレンジネス核物理の進展と今後の展望
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ダブルメソン光生成による中性子過剰ハイパー核の分光2018

    • Author(s)
      後神 利志
    • Organizer
      新学術・量子ビームキックオフシンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Missing mass spectroscopy of Ξ hypernuclei at J-PARC2018

    • Author(s)
      T. Gogami
    • Organizer
      Reimei workshop-Experimental and Theoretical Hadron Physics: Recent Exiting Development
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] JLabにおけるラムダハイパー核の電子線精密分光2018

    • Author(s)
      後神 利志
    • Organizer
      研究会・ガンマ線ビームを用いた原子核・ハドロン物理の新局面と今後の展望
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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