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Studies of baryons and dibaryons with J-PARC high-intensity meson beams and a TPC detector

Research Project

Project/Area Number 18H03706
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

佐甲 博之  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (40282298)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 市川 裕大  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (50756244)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥43,810,000 (Direct Cost: ¥33,700,000、Indirect Cost: ¥10,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2019: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2018: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
KeywordsJ-PARC / Hダイバリオン / バリオン / バリオン共鳴 / TPC
Outline of Annual Research Achievements

Hダイバリオン探索実験(E42)に関しては、2021年4月までにTPC、TPCホドスコープ、水チェレンコフカウンター、及びKuramaスペクトロメーターのドリフトチェンバーとTOFカウンター等、すべての検出器の準備を完了した。2021年5月から6月にかけて本実験を遂行し、検出器を安定に動作させ、全1700億事象の(K+,K-)反応データを収集することに成功した。特にTPCに関しては、P-10ガスのフローレートを1L/minに増加させることによって、水蒸気と酸素の混入を数10ppm以下に抑制し、その結果GEMの放電レートを10回/hour以下に低減することが可能となり、TPCの安定運転に成功した。E42実験のデータ解析に関しては、KuramaスペクトロメーターにおけるK中間子の識別、および運動量の再構成を行い、さらにTPCの較正、特にTPCのドリフト時間の波形データのベースライン較正及びドリフトチェンバーを使用したTPCのドリフト速度の較正等を行った。TPCの各パッド平面における検出効率は90%以上と評価した。
E45実験に関しては、米国側共同代表者(Ohio大学 K. Hicks氏)の退任を受けて、新たな米国側共同代表者(Lamar大学 P. Cole氏)を選出した。また、E45と同じπN→ππN反応の測定を目指しているGSIのHADES実験グループと議論を行い、両実験の相補性を確認した。さらにE45実験のビームタイムに関して、TPCを共有するE72実験と、K1.8ビームラインを共有するユーザグループとの議論を行った結果、E45実験は2025年頃の実験を目指すこととなった。2022年1月の実験審査委員会においてこのビームタイムスケジュール案を示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Hダイバリオン探索実験(E42)は今年度終了し、当初予定通り本研究期間内に実施することができ、データ解析も順調に進んでいるものの、N*分光実験(E45)については、J-PARCのビームタイムの制限と先行するK1.8ビームラインの他の実験およびTPCを共有するE72実験の予定との兼ね合いから、最も早くて、本実験は2025年頃に行われる見通しとなった。この点は、当初計画に比べて遅れが生じたことから、現在までの進捗状況は、やや遅れている、と判断する。最終年度であるR4年度において、E45実験のすべての準備を完了させる予定である。

Strategy for Future Research Activity

E42実験については、ΛΛ不変質量スペクトルの導出を目指して検出器較正及びデータ解析を進める。またE45実験の残りの準備、つまり液体水素標的のためのTPCの標的ホルダーの気密化と、液体水素標的における非散乱事象を除去するために必要なビーム除去カウンターの開発を行う。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(14 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Lamar University/University of Connecticut/Ohio University(米国)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Korea University(韓国)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] コリア大学(韓国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] オハイオ大学(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Time Projection Chamber “HypTPC” for the Hadron Spectroscopy at J-PARC2021

    • Author(s)
      Y. Ichikawa et al.
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 33 Pages: 011103-011103

    • DOI

      10.7566/jpscp.33.011103

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of a time projection chamber for J-PARC hadron physics program2020

    • Author(s)
      Kim Shin Hyung、Ichikawa Yudai、Sako Hiroyuki、Ahn Jung Keun、J-PARC E42/45/72 Collaboration
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 1498 Pages: 012023-012023

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1498/1/012023

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possibility of a new narrow Λ* resonance near the Λη threshold2019

    • Author(s)
      Kiyoshi Tanida
    • Journal Title

      AIP conf. Proc.

      Volume: 2130 Pages: 040019-040019

    • DOI

      10.1063/1.5118416

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of TPC Trigger Hodoscope for J-PARC E42/E45 Hadron Experiment2019

    • Author(s)
      Jung Wooseung、Ahn Jung keun、Hasegawa Shoichi、Hicks Kenneth、Hwang Sanghoon、Ichikawa Yudai、Kim Shinhyung、Sako Hiroyuki、Sato Susumu、Tanida Kiyoshi
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 27 Pages: 011007-011007

    • DOI

      10.7566/jpscp.27.011007

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] GEM based TPC for the high intensity beam at J-PARC2018

    • Author(s)
      Kim Shin Hyung、Ahn Jung Keun、Sako Hiroyuki、Ichikawa Yudai、Sugimura Hitoshi
    • Journal Title

      PoS

      Volume: Hadron2017 Pages: 221-221

    • DOI

      10.22323/1.310.0221

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Time Projection Chamber "HypTPC" for the hadron spectroscopy at J-PARC2019

    • Author(s)
      Yudai Ichikawa
    • Organizer
      J-PARC symposium 2019, Tsukuba, Japan
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Experiments at J-PARC with the new HypTPC detector2019

    • Author(s)
      Kiyoshi Tanida
    • Organizer
      Reimei Symposium on Synergies in Hadron Physics between J-PARC and JLab
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental and Theoretical Hadron Physics, Programs with HypTPC2019

    • Author(s)
      Yudai Ichikawa
    • Organizer
      the 52nd Reimei Workshop “Experimental and Theoretical Hadron Physics: Recent Exciting Developments”, Tokai, Japan
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] J-PARC E42/45実験のためのMPPCを用いた高時間分解能検出器の開発(2)2019

    • Author(s)
      市川裕大
    • Organizer
      日本物理学会74回年次大会(九州大学、福岡市)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] J-PARC E45の物理と展望2019

    • Author(s)
      佐甲博之
    • Organizer
      RCNP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」、大阪大学、茨木市
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

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

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