Pioneering strangeness nuclear physics achieved by next generation high luminosity heavy ion collision experiments
| Project/Area Number |
19KK0077
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | Nagasaki Institute of Applied Science |
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Principal Investigator |
大山 健 長崎総合科学大学, 工学研究科, 教授 (10749047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郡司 卓 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10451832)
権業 慎也 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, 基礎科学特別研究員 (10834377)
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)
関畑 大貴 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (70844794)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | 高エネルギー原子核衝突 / ダイバリオン / ハイペロン / ストレンジネス / LHC / ALICE / J-PARC / FAIR / 重イオン衝突 |
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| Outline of Research at the Start |
高エネルギー重イオン衝突では沢山のストレンジ・クォークがつくられる。CERN-LHCのALICE実験では、従来の100倍の衝突データ収集速度を目指して、現在大幅な機能強化を遂行中である。これにより、統計不足に泣かされてきたダイバリオン探索、ハイペロン(Y)-核子相関、Y-Y相関、深束縛K中間子原子核やK中間子陽子凝縮物質探索など、ストレンジネスを用いた原子核物理を新たに展開可能となる。本研究では、ALICE実験を舞台に国際共同研究を発展させ、高エネルギー重イオン衝突によるストレンジネス核物理を新規開拓し、将来計画であるFAIR-CBM実験やJ-PARC重イオン計画へ向けた研究基盤を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではLHC-ALICE国際共同実験を舞台にその高度化を完成させ、これまで統計不足に泣かされてきたダイバリオン探索、ハイペロン-核子相関、ハイペロン-ハイペロン相関、深束縛K中間子原子核やK中間子陽子凝縮物質の探索といった、ストレンジネスを用いた原子核物理を新たに展開しつつ、同時にFAIR-CBMやJ-PARC重イオン計画へ向けた国際共同研究の基盤を構築する。
2019年度は本研究における最初の目標であるALICE実験の高度化に着手した。研究代表者の大山は、ALICEの主要荷電粒子飛跡測定装置(TPC)の高度化において重要となる、FPGAを用いた超高帯域データ即時処理システムの開発を行った。フランクフルト大学、ハイデルベルグ大学の研究者と共同で、FPGAに搭載するデジタル・フィルタの開発・評価を推進した。2020年1月には、分担研究者の関畑がCERNに赴き、TPCの検出器構築作業、及びこれを用いた宇宙線ミューオンを使ったデータ収集による検出器のテスト及びパフォーマンス評価を行った。さらに、TPC高度化の一環として、空間電荷によるドリフト電子軌道の機械学習を用いた高速歪み補正に関して、ALICEのデータ処理グループの人々と議論し、研究を進めた。分担研究者の郡司は、ラン・コーディネータとしてCERNに滞在し、2021年開始予定のビームデータ収集の準備を進めた。また、フランクフルト大学の海外共同研究者らと議論を重ね、学生と共にダイバリオン探索に関する解析に着手した。分担研究者の佐甲は、J-PARC重イオン実験計画の実現に向けた準備を進めた。分担研究者の権業は、ダイバリオン検出の可能性について理論的考察を進めた。
研究協力者の浜垣は、国際会議および国内会議で発表し、同物理に関するこれまでと今後の可能性に関して議論を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本来は2019年度内に研究代表者の大山および分担者の郡司が3月にドイツGSIおよびCERNに赴き、本研究の進め方と解析に関する詳細を議論する予定であったが、残念ながら新型コロナウィルスの影響で渡航中止となった。ただし、一部の議論はオンラインにて進めており、これによる研究計画全体に深刻な遅れは無い。
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| Strategy for Future Research Activity |
ALICE実験TPC高度化の完遂とデータ収集、およびデータ解析の準備を最重要項目と位置づけて活動を続ける。同時にFAIR実験計画をも含めた、高エネルギー重イオン衝突実験によるハイペロン物理のための国際共同研究基盤の確立に向けた人的交流と準備を進める。
研究代表者の大山はTPC検出器に必須となるデータ収集装置の開発を引き続き行い、2020年度夏以降CERNに滞在し、FPGAファームウェアのテストとデバッグを進め、2021年開始のLHC稼働に間に合わせる。同様に分担研究者の郡司もラン・コーディネータとしてCERNに滞在し、準備を進める。関畑はTPCの検出器の立ち上げ、電子ドリフトの歪み補正のアルゴリズム開発、実装、及びテストを行う。
平行して、全員が物理解析に向けた準備を始め、さらに過去に取得したデータの解析を進める。また、ドイツGSI研究所に大山・郡司・佐甲らが訪問し、海外共同研究者代表らと意見交流、今後の日本グループのFAIR参加を視野に入れた国際共同研究の進め方とハイペロン物理の研究グループ構築、ドイツおよび日本における研究会の開催に関して議論を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
