電子線によるK中間子生成とハイパー核の基礎研究

• 研究課題/領域番号: 07044056
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 齋藤 悌二郎 東北大学, 理学部, 助教授 (70004322); 斉藤 悌二郎 東北大学, 理学部, 助教授
• 研究分担者: BAKER Oliver ハンプトン大学, 助教授 ; FRULLANI Sal サニタ高等研究所, 教授 ; GARIBALD Fra サニタ高等研究所, 教授 ; PERDISAT Cha ウイリアム, メリー大学, 教授 ; PUNJABI Vina ウイリアム, メリー大学, 教授 ; 加藤 静吾 山形大学, 理学部, 教授 (70013422) ; 上野 博昭 山形大学, 理学部, 教授 (50007241) ; 須田 利美 東北大学, 理学研究科, 助手 (30202138) ; 今野 収 東北大学, 理学部, 助手 (90004449) ; 山屋 尭 東北大学, 理学研究科, 助教授 (00004367) ; 中川 武美 東北大学, 理学研究科, 助教授 (70004348) ; 前田 和茂 東北大学, 理学研究科, 助教授 (20125652) ; 寺沢 辰生 東北大学, 理学部, 助教授 (40004436) ; 坪田 博明 東北大学, 理学研究科, 教授 (70005792) ; 笠木 治郎太 東北大学, 理学部, 教授 (10016181) ; PERDRISAT Charles College of William and Mary Professor
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 1995年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: ハイパー核 / K中間子 / 電子線 / 1p殻核 / 高分解 / セプタム電磁石 / 超伝導コイル / 電流密度

研究概要

1.本年度の調査研究調査実施計画通り、齋藤、寺沢、加藤が平成8年7月29日から8月5日までアメリカ合衆国、連続電子線加速器研究所(CEBAF)にホールAミーティングに出席並びに共同実験に関する打ち合わせのため出張した。2日間にわたるミーティングと現場の視察を行い、ホールAの2台のスペクトルメータは、まだスヨ-クが搬入されたばかりであり、今後スペクトロメータが組み上がるまでにかなり日数がかかることなど、ホールA関連設備の進捗状況を把握した。
2.CEBAFで電子線による1p殻核からの高分解ハイパー核生成のプロポーザルは22日の実験日数が認められているが、この実験を可能にするためにセプタム電磁石が必要であり、プロポーザルの主な実験者である、イタリア、アメリカ、日本のメンバーでセプタム電磁石の検討会を持った。
(1)イタリアは電子とK^+中間子用に2台の超伝導セプタム電磁石を用いることを提案した。4GeVの電子を6°曲げるために4Tの磁場を必要としている。
(2)また超伝導電磁石の代わりに常伝導セプタム電磁石の提案も行った。
(3)日本側はK^+中間子と電子が荷電が正負であることから、1台の常伝導セプタム電磁石の提案も行った。この場合はセプタム電磁石を設置するのにスペース的に楽であること、1台なのでコストが安価であるという長所がある。一方入射電子が曲げられため補正の電磁石が必要になるという欠点がある。
(4)入射電子が曲げを避けるためポールピース内に磁気シールドを用いてはとの提案がだされた。
それぞれの案に対してさらに検討して12月に結果を持ちよりどの案にするかを決めることにした。
3.その後我々が検討した結果次のことがわかった。
(1)イタリアの超伝導セプタム電磁石の設計では、電流密度が275A/mm^2になり、常識的な電流密度の値50A/mm^2より約10倍多く、非現実的である。また漏れ磁場が入射ビーム軸上で0.5Tあり、ビーム偏向の原因になる。但し後者はヨ-クの形を変えることにより解決できることがわかった。
(2)もう一つのイタリアの提案である常伝導セプタム電磁石は2.7Tの磁場を発生させるのに60A/mm^2のになり、常温電磁石の電流密度より一桁大きく超伝導コイルに置き換えて用いない限り無理であることがわかった。
(3)日本側のプロポーザルは構造が単純であり、零度方向も測定出来る利点があるが、一方電子とハドロンアームを独立に運動量を選べない事と、ビームダンプに難点があることである。当初ステアリング電磁石で曲げられたビームを補正することを考えたが現場を見てスペース的に無理であることがわかった。CEBAFで磁気シールドによりビームの偏向が避けられるのではとの提案があり、磁場分布を計算したところ、数テスラと云う強磁場では磁気シールドが役立たないことが分かった。
(4)我々は、3の結果を踏まえて、入射ビームに影響を与えない様なセプタム電磁石2台用い、常温で現実的な電流密度で使用できるセプタム電磁石を設計した。
5.平成8年3月11日から3月22日まで齋藤、上野、今野、木野がCEBAFに出張し、セプタム電磁石についてCEBAFの関係者と協議し、上記のセプタム電磁石を作る方向で合意した。又マサチューセッツ大学に赴き、K中間子とπ中間子とを識別するに必要なエアロゲル検出器について調査した。
6.セプタム電磁石の製作には、電源を含めて5000万円が見込まれる。財源を早急に確保し、電子線によるハイパー核実験の早期実現を図る。本年度参加を予定していたp(e,e'K^+)の実験が平成8年7月に繰り延べになったので、来年度はこの実験に参加して、ハイパー核実験に有用な知識を身に付ける。