Origin of hadron mass studied by the systematic measurement of spectral change of mesons in nuclei

• Project/Area Number: 18H05235
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Broad Section B
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 四日市 悟 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (20360670)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 成木 恵 京都大学, 理学研究科, 准教授 (00415259) ; 森野 雄平 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, 研究機関講師 (50715240)
• Project Period (FY): 2018-06-11 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥196,040,000 (Direct Cost: ¥150,800,000、Indirect Cost: ¥45,240,000); Fiscal Year 2022: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000); Fiscal Year 2021: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000); Fiscal Year 2020: ¥47,580,000 (Direct Cost: ¥36,600,000、Indirect Cost: ¥10,980,000); Fiscal Year 2019: ¥39,000,000 (Direct Cost: ¥30,000,000、Indirect Cost: ¥9,000,000); Fiscal Year 2018: ¥72,670,000 (Direct Cost: ¥55,900,000、Indirect Cost: ¥16,770,000)
• Keywords: 実験核物理 / 放射線検出器 / GEM / 電子検出器 / 量子色力学 / 原子核物理 / カイラル対称性 / 飛跡検出器 / 放射線X線粒子線 / 原子核物理(実験) / 放射線 X 線粒子線

Outline of Annual Research Achievements

2019年度にJ-PARC ハドロン実験施設 高運動量ビームラインに建設した電子陽電子対測定用スペクトロメータについて、2020年度のJ-PARC加速器故障によりもちこしとなった試運転ビームタイムを2021年6月に遂行した。そのデータを用いて、電子検出器および飛跡検出器の効率やトリガーシステムおよびデータ収集効率の評価が進行中である。電子検出器の予備的な結果は国際会議VCI2022などで発表したが、計画時の設計性能をみたしている。
2021年2月の試運転では１００ｍｓオーダーのビームの時間構造の対策が行われ、改善がみられていたところ、2021年6月のビームタイムで新規導入したストリーミングタイプのTDCにより、新たなビームの微細時間構造(5.2 μｓ周期および５ｍｓ周期)が発見され、データ収集効率低下の原因となっていることが判明した。J-PARC加速器SXグループおよびハドロンビームライングループとの協力によりビーム側の対策が考案され、2022年度後半のビームタイムでテストされる予定である。また、実験グループとしても、データ収集方式の改良を行って、データ収集効率の改善をはかる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

試運転は施設の都合で申請時点の計画より1年ほど遅れで終了した。2022年度の物理データ取得へむけて、2021年11月にはLG(鉛ガラスカロリメータ)の残り2モジュールの設置が完了するなど、検出器モジュールの増備、また、データ収集ソフトウェアの改良や整備もすすんでいる。半導体危機による回路部品の納期延長、価格上昇は 読出回路増備スケジュールに影響しているが、みこんでおいた余裕により、致命的影響はない。

Strategy for Future Research Activity

2022年7月のJ-PARC PACで2022年度における物理データ蓄積ビームタイムを申請し、試運転性能での技術評価を受ける。仮にビームの微細時間構造が解消しなくても、データ収集システムの改良により、1.3倍程度のビームタイム延長があれば、計画している統計は蓄積できる。2022年度には物理データ取得を開始する。

Assessment Rating

Interim Assessment Comments (Rating)

A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.

Research Products

• [Int'l Joint Research] CERN(スイス)
• [Int'l Joint Research] Academia Sinica(台湾)
• [Int'l Joint Research] CERN(スイス)
• [Int'l Joint Research] Academia Sinica(台湾)
• [Int'l Joint Research] cern(スイス)
• [Int'l Joint Research] 台湾 Academia Sinica(その他の国・地域)
• [Int'l Joint Research] CERN(スイス)
• [Journal Article] Data Acquisition System in the First Commissioning Run of the J-PARC E16 Experiment (2021)
  • Author(s): T.N. Takahashi 他28名
  • Journal Title: IEEE Transactions on Nuclear Science Volume: 68 Pages: 1907-1911
  • DOI: 10.1109/tns.2021.3087635
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hadron blind Cherenkov counters (2020)
  • Author(s): Tserruya I.、Aoki K.、Woody C.
  • Journal Title: Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A Volume: 970 Pages: 163765-163765
  • DOI: 10.1016/j.nima.2020.163765
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measurement of Vector Meson Mass in Nuclear Matter at J-PARC (2019)
  • Author(s): Ashikaga Sakiko et.al.
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 26 Pages: 024005-024005
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.024005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Trigger Merging Module for the J-PARC E16 Experiment (2019)
  • Author(s): M.Ichikawa, K. Aoki, M. Naruki et al.
  • Journal Title: IEEE Transactions on Nuclear Science Volume: 66 Pages: 2022-2022
  • DOI: 10.1109/tns.2019.2928561
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of spectral change of vector mesons in nuclear medium at J-PARC (2022)
  • Author(s): K. Kanno
  • Organizer: 2nd International Workshop on the Extension Project for the J-PARC Hadron Experimental Facility
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Commissioning of the Electron Identification System for Dilepton Measurement in pA Collisions at J-PARC (2022)
  • Author(s): S. Nakasuga
  • Organizer: VCI2022 (The 16th Vienna Conference on Instrumentation)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] J-PARC E16 has started --spectral change of vector mesons in nuclei-- (2022)
  • Author(s): S.Yokkaichi
  • Organizer: Reimei Workshop "Hadrons in dense matter at J-PARC"
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] J-PARC E16実験Run0における GEM飛跡検出器実機の性能評価 (2022)
  • Author(s): 村上 智紀
  • Organizer: 日本物理学会 第77回 年会
• [Presentation] J-PARC E16実験のための鉛ガラスカロリーメータの性能評価" (2022)
  • Author(s): 中須賀さとみ
  • Organizer: 日本物理学会 第77回 年会
• [Presentation] J-PARC E16実験コミッショニングランの結果 (2022)
  • Author(s): 市川 真也
  • Organizer: 日本物理学会 第77回 年会
• [Presentation] J-PARC高運動量ビームラインを用いた原子核密度中におけるφ中間子質量スペクトルの測定 (2022)
  • Author(s): 村上 智紀
  • Organizer: J-PARCハドロン研究会 2022
  • Invited
• [Presentation] 有限密度媒質中でのクォーク相関の解明に向けたレプトン対精密測定 (2021)
  • Author(s): 高橋智則
  • Organizer: 第6回クラスター階層領域研究会
  • Invited
• [Presentation] Construction and operation of Gas Electron Multiplier Tracker for the J-PARC E16 Experiment in Run0 (2021)
  • Author(s): T. N. Murakami
  • Organizer: 2021 virtual IEEE NUCLEAR SCIENCE SYMPOSIUM
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] J-PARC E16 実験の計測システムの現状と課題 (2021)
  • Author(s): 高橋智則
  • Organizer: 計測システム研究会 2021
• [Presentation] Experimental study of spectral change of vector mesons in nuclear medium at J-PARC (2021)
  • Author(s): K. Kanno
  • Organizer: Hadrons in nucleus 2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] J-PARC E16実験GEM飛跡検出器トリガ用信号読出回路の対放電保護 (2021)
  • Author(s): 近藤 丈仁
  • Organizer: 日本物理学会 第76回 年会
• [Presentation] J-PARC E16実験におけるGEM飛跡検出器の建設及び実機の性能評価 (2021)
  • Author(s): 村上 智紀
  • Organizer: 日本物理学会 第76回 年会
• [Presentation] MRPC production and performance evaluation for J-PARC E16 (2021)
  • Author(s): 佐甲 博之
  • Organizer: 日本物理学会 第76回 年会
• [Presentation] Data acquisition system in Run0 of the J-PARC E16 experiment (2020)
  • Author(s): T. N. Takahashi
  • Organizer: RT2020 (22nd IEEE Real Time Conference)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Experimental study of chiral properties in a finite density medium at J-PARC (2020)
  • Author(s): 小沢恭一郎
  • Organizer: 第5回クラスター階層領域研究会
  • Invited
• [Presentation] DAQ and circuit in the J-PARC E16 experiment (2020)
  • Author(s): S. Yokkaichi
  • Organizer: 計測システム研究会 2020
  • Invited
• [Presentation] J-PARC E16実験のための電子識別検出器の性能評価II (2020)
  • Author(s): 中須賀さとみ
  • Organizer: 日本物理学会 2020年 秋季大会
• [Presentation] J-PARC E16実験におけるMRPCとスタートカウンタ試験機の性能評価 (2020)
  • Author(s): 佐甲博之
  • Organizer: 日本物理学会 2020年 秋季大会
• [Presentation] J-PARC E16 実験のための, MRPC を用いたハドロン粒子識別装置の研究開発 (2020)
  • Author(s): 喜屋武奨之
  • Organizer: 日本物理学会 2020年 秋季大会
• [Presentation] Measurement of the spectral change of Vector mesons in nuclei at the high-momentum beam line in J-PARC HEF (2019)
  • Author(s): S. Yokkaichi
  • Organizer: J-PARC Symposium 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] E16 experiment at J-PARC (2019)
  • Author(s): K.Aoki
  • Organizer: A Workshop on Heavy Flavor and Dilepton Production in Relativistic Heavy-Ion Collisions(HeFe2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] J-PARC E16 実験のためのMRPCを用いたハドロン粒子識別装置の研究開発 (2019)
  • Author(s): 佐藤 進
  • Organizer: 日本物理学会 2019年 秋季大会
• [Presentation] Development of Hadron Identification Detector Using MRPC for J-PARC E16 Experiment (poster presentation) (2019)
  • Author(s): S.Sato
  • Organizer: Quark Matter 2019
  • Invited
• [Presentation] 質量の起源 (2019)
  • Author(s): 青木 和也
  • Organizer: ELPH Symposium 2019
  • Invited
• [Presentation] J-PARC E16 実験に向けた飛跡検出器の開発および性能評価 (2019)
  • Author(s): 村上 智紀
  • Organizer: 日本物理学会 第74回 年次大会
• [Presentation] Trigger Merging Module for the J-PARC E16 Experiment (2018)
  • Author(s): M. Ichikawa
  • Organizer: RT2018 (21st IEEE Real Time Conference)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 原子核中でのベクトル中間子の質量変化の測定 (2018)
  • Author(s): S. Yokkaichi
  • Organizer: 原子核中におけるハドロンの性質とカイラル対称性の役割(ELPH研究会C023)
  • Invited
• [Presentation] Status of J-PARC E16 experiment -- Vector meson spectra in nucleus -- (2018)
  • Author(s): K.Ozawa
  • Organizer: Hawaii 2018 (5th joint meeting of JPS and APS-DNP)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Experimental investigation on in-medium spectral change of vector mesons at J-PARC (2018)
  • Author(s): K. Aoki
  • Organizer: Hadron structure and interaction in dense matter
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Measurement of vector meson mass in nuclear matter at J-PARC (2018)
  • Author(s): S. Ashikaga
  • Organizer: QNP2018 (The 8th International Conference on Quarks and Nuclear Physics)
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] J-PARC E16 Experiment
  • URL: https://ribf.riken.jp/~yokkaich/E16/E16-index.html
• [Remarks] J-PARC E16 experiment
  • URL: https://ribf.riken.jp/~yokkaich/E16/E16-index.html
• [Remarks] J-PARC E16 experiment
  • URL: http://ribf.riken.jp/~yokkaich/E16/E16-index.html