有限密度でのUA(1)量子異常とカイラル対称性回復の検証に関する理論研究

• Project Area: Quest on new hadrons with variety of flavors
• Project/Area Number: 22105510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 永廣 秀子 奈良女子大学, 理学部, 助教 (10397838)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2011: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2010: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 中間子原子核 / 量子異常 / カイラル対称性 / 理論核物理

Research Abstract

本研究は、対称性を手がかりとしてハドロンの多彩なエネルギースペクトルを理解することを最終的な目的とした研究である。その一環として具体的には、有限媒質中でのUA(1)量子異常の振る舞いおよびカイラル対称性の部分的回復の徴候を観測することを目的として、原子核中でのeta-prime(958)中間子の質量減少を実験的に観測することを目指した理論研究を行った。eta-prime(958)中間子は、他の南部ゴールドストーン粒子に比べて遙かに重い質量を持っており、これはUA(1)量子異常項の存在により説明されると考えられている。重要なことは、その同じ理論体系がカイラル対称性の回復に伴う同粒子の質量減少を予言していることである。しかし、その実験的検証は現在の所皆無であり、この質量減少を実際に実験的に観測することは、カイラル対称性の部分的回復やハドロンの質量生成機構の解明につながる重要なファクターである。
本研究では、eta-prime(958)中間子原子核生成について、(pi,N)反応及び、(p,d)反応を用いた束縛状態の生成可能性を議論し、そのどちらでも束縛状態を生成し、観測可能であることを示した。更に、通常中間子原子核束縛状態は幅が広く、このことが束縛状態をピークとして観測する事を困難にしているが、本研究において、ハドロン有効理論を元に吸収幅の評価を行い、その幅は束縛状態がピークとして観測可能である程度に十分小さいことも示した。これらの理論計算に基づき、実験研究者と共に実験の実施可能性を議論し、共同でドイツ重イオン研究所にeta-prime(958)中間子原子核生成実験の提案を行った。

Research Products

• [Journal Article] eta-prime nucleus optical potential and possible eta-prime bound states (2012)
  • Author(s): Hideko Nagahiro, et al
  • Journal Title: Physics Letters B Volume: 709 Issue: 1-2 Pages: 87-92
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2012.01.061
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pionic atom spectroscopy in the (d, 3He) reaction at finite angles (2012)
  • Author(s): N.Ikeno, H.Nagahiro, S.Hirenzaki
  • Journal Title: European Physical Journal A Volume: 47 Issue: 12 Pages: 1611-7
  • DOI: 10.1140/epja/i2011-11161-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Composite and elementary natures of a1(1260) meson (2011)
  • Author(s): H.Nagahiro, K.Nawa, S.Ozaki, D.Jido, A.Hosaka
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 83 Issue: 11 Pages: 111504-111504
  • DOI: 10.1103/physrevd.83.111504
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decay of vector-vector resonances into γ and a pseudoscalar meson (2011)
  • Author(s): R.Molina, H.Nagahiro, A.Hosaka, E.Oset
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 83 Issue: 9 Pages: 94030-94030
  • DOI: 10.1103/physrevd.83.094030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vector meson-Baryon dynamics and generation of resonances (2011)
  • Author(s): K.P.Khemchandani, H.Kaneko, H.Nagahiro, A.Hosaka
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 83 Issue: 11 Pages: 114041-114041
  • DOI: 10.1103/physrevd.83.114041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coupling vector and pseudoscalar mesons to study baryon resonances (2011)
  • Author(s): K.P.Khemchandani, A.Martinez Torres, H.Kaneko, H.Nagahiro, A.Hosaka
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 85 Issue: 9 Pages: 94018-94018
  • DOI: 10.1103/physrevd.84.094018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Precision Spectroscopy of Deeply Bound Pionic Atoms and Partial Restoration of Chiral Symmetry in Medium (2011)
  • Author(s): Natsumi Ikeno, Rie Kimura, Junko Yamagata-Sekihara, Hideko Nagahiro, Daisuke Jido, Kenta Itahashi, Li Sheng Geng, Satoru Hirenzaki
  • Journal Title: Progress of Theoretical Physics Volume: 126 Issue: 3 Pages: 483-509
  • DOI: 10.1143/ptp.126.483
  • NAID: 110008790435
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nuclear Bound state of eta' (958) and partial restoration of chiral symmetry in the eta' mass (2011)
  • Author(s): D.Jido, et al
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 85 Issue: 3 Pages: 0322011-5
  • DOI: 10.1103/physrevc.85.032201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation of heavy-meson bound states by two-nucleon pick-up reactions (2011)
  • Author(s): N.Ikeno, J.Yamagata-Sekihara, H.Nagahiro, D.Jido, S.Hirenzaki
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 84 Issue: 5 Pages: 0546091-7
  • DOI: 10.1103/physrevc.84.054609
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A theoretical model for formation of eta-4He bound state by d+d reaction (2011)
  • Author(s): S.Hirenzaki, et al.
  • Journal Title: Int.J.Mod.Phys.A Volume: 26 Pages: 444-449
• [Journal Article] Theoretical study of formation rates of eta-, eta'- and omega-mesic nuclei induced by the pion beam (2010)
  • Author(s): Hideko Nagahiro
  • Journal Title: Prog.Theor.Phys.Suppl. Volume: 186 Pages: 316-324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation of eta-mesic nuclei (2010)
  • Author(s): S.Hirenzaki, et al.
  • Journal Title: Acta Phys.Polon.B Volume: 41 Pages: 2211-2210
• [Presentation] eta'(958)中間子に対する二核子吸収の評価とeta'中間子原子核生成 (2012)
  • Author(s): 永廣秀子
  • Organizer: 第67回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] Formation of eta' (958) meson bound states in nuclei at J-PARC (2012)
  • Author(s): Hideko Nagahiro
  • Organizer: Workshop on "Elucidation of New Hadrons with a Variety of Flavors"
  • Place of Presentation: 茨城量子ビームセンター
  • Year and Date: 2012-02-10
• [Presentation] Formation spectra of eta' mesic nuclei by the (p,d) reaction (2012)
  • Author(s): Hideko Nagahiro
  • Organizer: eta' in-medium workshop
  • Place of Presentation: ドイツギーセン大学(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-06
• [Presentation] Composite and elementary natures of hadrons (2011)
  • Author(s): Hideko Nagahiro
  • Organizer: XIV International Conference on Hadron Spectroscopy
  • Place of Presentation: ドイツミュンヘン
  • Year and Date: 2011-06-17
• [Presentation] Mixing properties of a1(1260) axial vector meson (2011)
  • Author(s): Hideko Nagahiro
  • Organizer: International Workshop on "HNP2011"
  • Place of Presentation: 韓国浦項工科大学
  • Year and Date: 2011-02-21
• [Presentation] A study of mixing properties of a1(1260) meson (2010)
  • Author(s): Hideko Nagahiro
  • Organizer: International conference on "BARYONS'10"
  • Place of Presentation: 大阪大学コンベンションセンター
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] A study of the admixture properties of the a1(1260) meson (2010)
  • Author(s): 永廣秀子
  • Organizer: 第64回日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 九州工業大学
  • Year and Date: 2010-09-11
• [Presentation] A study of the admixture properties of the a1(1260) meson (2010)
  • Author(s): Hideko Nagahiro
  • Organizer: International Workshop on "Chiral2010"
  • Place of Presentation: スペインバレンシア大学
  • Year and Date: 2010-06-22