陽子－ヘリウム３散乱による三体核力の性質の解明

• 研究課題/領域番号: 15J02558
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 和田 泰敬 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 三体核力 / 偏極ヘリウム３標的 / 偏極分解能 / 核スピン偏極

研究実績の概要

核力から出発して原子核の性質を記述することは、原子核物理学における重要な課題のひとつである。過去の研究から、原子核の様々な性質を説明するためには、三つの核子がほぼ同時に相互作用することによって生じる三体核力の効果が必要不可欠であることが明らかになっている。この三体核力の性質を調べるために申請者のグループは過去に最も単純な三核子散乱系である重陽子―陽子散乱の中間エネルギー(E/A～100 MeV)領域での散乱実験を行い、観測量の測定を行ってきた。一方で、三体核力はスピンや荷電スピンに依存する相互作用であるが、重陽子―陽子の系で実現できるのは荷電スピン1/2の状態のみである。そこで、申請者は核子をひとつ増やした四核子散乱系、特に陽子―ヘリウム３散乱の実験を行うことで、荷電スピン3/2の三体核力効果を調べることを研究の目的としている。本研究では特に70 MeVの同散乱におけるヘリウム３偏極分解能の角度分布測定を行い、三体核力のスピン依存性および荷電スピン依存性を調べることを目的としている。
ヘリウム３偏極分解能の測定を実行するためには、陽子―ヘリウム３散乱における弾性散乱起因の陽子数を高精度で測定すること、高偏極度の偏極ヘリウム３標的を開発して偏極度を高精度で測定することが必要不可欠となる。申請者は平成28年度の研究において、これら二つの開発を継続してすすめてきた。その成果として、2016年5月から6月にかけて東北大CYRICで行った70 MeVの陽子―ヘリウム３弾性散乱実験において、３つの散乱角度において統計誤差0.04以下、系統誤差0.06以下でヘリウム３偏極分解能を導出することに成功した。実験で得られたデータを理論計算と比較し、その最小値付近で不一致がみられることを明らかにした。本結果は70 MeVの四核子散乱で三体核力効果を調べる実験の初の成果である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Study of Three-Nucleon Force Effect via Few-Nucleon Scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Wada, K. Sekiguchi, U. Gebauer, J. Miyazaki, T. Taguchi, M. Dozono, H. Sakai, N. Sakamoto, M. Sasano, Y. Shimizu, H. Suzuki, T. Uesaka, S. Kawase, Y. Kubota, C. S. Lee, T. L. Tang, K. Yako, Y. Maeda, K. Miki, H. Okamura, S. Sakaguchi, T. Wakasa
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics: Conference Series 巻: 40 ページ: 1660070-1660070
  • DOI: 10.1142/s2010194516600703
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 陽子－ヘリウム３散乱測定のための偏極ヘリウム３標的の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田 泰敬
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学, 仙台, 宮城
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 陽子－ヘリウム３散乱におけるヘリウム３偏極分解能の測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田 泰敬
  • 学会等名: 第36回サイクロトロン共同利用実験研究報告会
  • 発表場所: 東北大学CYRIC, 仙台, 宮城
  • 年月日: 2016-01-22