η'中間子光生成による対称性と質量の起源の研究

• 研究課題/領域番号: 16H06007
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 京都産業大学 (2017-2020); 京都大学 (2016)
• 研究代表者: 新山 雅之 京都産業大学, 理学部, 准教授 (90455361)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 21,840千円 (直接経費: 16,800千円、間接経費: 5,040千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
• キーワード: 核中のハドロンの性質 / 原子核物理 / ハドロン物理 / 質量の起源 / 放射線検出器 / 実験核物理

研究成果の概要

物質の質量を担う核子の質量の起源はクォーク凝縮であるとされていますが、実験的な確証は得られてません。近年、原子核中でクォーク凝縮が減少すると η′中間子の質量が非常に軽くなり、η′中間子を束縛した原子核が存在すると予想されてきました。このような原子核を発見できれば、核子等のハドロンの質量生成の起源がカイラル対称性の破れだという証拠となります。本研究では、 η′中間子束縛核の2陽子崩壊探査のための検出器を開発し、並行してη′中間子束縛核のη中間子・陽子崩壊を探査しました。信号は見えずη′中間子と原子核の間の引力が非常に強いという可能性は低い事が分かりました。この結果を論文にまとめ公表しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果の１つとして大面積の高時間分解能検出器の開発が挙げられます。この検出器は素粒子・原子核の様々な実験で利用できます。さらに、ミューオン透視などの素粒子・原子核分野以外の幅広い分野での応用が期待できます。
本研究によってη′中間子の質量が原子核中で非常に軽くなる可能性は低い事が分かりました。この結果から原子核中のη′中間子の質量がどのようにして生成されているのか、また原子核中のクォーク凝縮量との関係について理論模型に制限をかけ、より正確に理解できるようになりました。これは、身の回りの物質の質量の起源を理解する上で重要な情報になると考えています。

研究成果

• [国際共同研究] Ohio university(米国)
• [国際共同研究] Korea university(韓国)
• [国際共同研究] 欧州原子核研究機構(スイス)
• [雑誌論文] Search for η′ Bound Nuclei in the C12(γ,p) Reaction with Simultaneous Detection of Decay Products (2020)
  • 著者名/発表者名: N.Tomida, N.Muramatsu, M.Niiyama, J.K.Ahn, W.C.Chang, J.Y.Chen, M.L.Chu, S.Date, T.Gogami, H.Goto, H.Hamano, T.Hashimoto, Q.H.He, K.Hicks, T.Hiraiwa, Y.Honda, T.Hotta, H.Ikuno, Y.Inoue, T.Ishikawa, I.Jaegle, J.M.Jo, Y.Kasamatsu, H.Katsuragawa, S.Kido, Y.Kon, T.Maruyama, (全63名）
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 124 号: 20 ページ: 202501-202501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.124.202501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A compensated multi-gap RPC with 2 m strips for the LEPS2 experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K.、Tanaka S.、Chang W.C.、Chen H.、Chu M.L.、Cuenca-Garcia J.J.、Gogami T.、Gonzalez-Diaz D.、Niiyama M.、Ohashi Y.、Ohnishi H.、Tomida N.、Yosoi M.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 925 ページ: 188-192
  • DOI: 10.1016/j.nima.2019.02.014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Status and Prospects of LEPS2 Solenoid Spectrometer (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Niiyama
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 13
  • DOI: 10.7566/jpscp.13.020009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Recent results of few body system in the hadron physics with photon beam (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Niiyama
  • 学会等名: The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] LEPS2/BGOegg実験におけるη'中間子束縛核探索の実験結果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 冨田夏希
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] Hadron physics with photon beam (2019)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Niiyama
  • 学会等名: The 3rd J-PARC Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] LEPS2実験におけるBarrel RPC ToF system の性能評価Ⅰ (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邊憲
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] LEPS2用TPCの性能評価Ⅱ (2019)
  • 著者名/発表者名: 小早川亮
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] Recent results and prospects from Belle I, Belle II and LEPS 1, LEPS 2 (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Niiyama
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Development of 2 m long multigap RPCs for LEPS2 experiment (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Watanabe, M. Niiyama, S. Tanaka, M. Yosoi
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Performance evaluation of Time Projection Chamber for LEPS2/SPring-8 (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Kobayakawa, M. Niiyama, , M. Yosoi, S. Ajimura, S. Y. Ryu, Y. Sada, K. Mizutani
  • 学会等名: 5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
  • 国際学会
• [学会発表] η photo-production from proton target at LEPS2/BGOegg experiment (1) (2017)
  • 著者名/発表者名: T. H. Nam
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] LEPS2/BGOegg 実験における液体水素標的 を用いたη中間子光生成反応(2) (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋本敏和
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] LEPS2 実験でのトリガースタデ ィと e+e－ 除去用検出器の作成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 憲
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] LEPS2実験に用いる TIME PROJECTION CHAMBER(TPC) の性能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小早川 亮
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Status and Prospects of LEPS2 Solenoid Spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: 新山 雅之
  • 学会等名: The 14th International Conference on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleon
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会
• [備考] -高輝度γ線を用いたハドロン物理-
  • URL: http://www-nh.scphys.kyoto-u.ac.jp/Activity/spring8-j.html
• [備考] SPring-8 での研究活動
  • URL: http://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/~niiyama/sp8/