電磁放射によるエキゾチックハドロンの構造研究

• 研究課題/領域番号: 16K05384
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 今井 憲一 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, 客員研究員 (70025493)
• 研究分担者: 長谷川 勝一 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 (90391333)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: エキゾチック八ドロン / 電磁崩壊 / ガンマ線検出器 / ハイペロン / エキゾチックハドロン / ハドロン / ストレンジネス / 電磁放射

研究成果の概要

通常のバリオンはクォーク３つで構成されるが、それでは説明できないハイペロン共鳴があり、エキゾチックハドロンと呼ばれている。しかしその構造はよくわかっていない。本研究ではその構造研究のためにその電磁崩壊を測定することを提案し、シミュレーションによりその実現可能性を調べるとともに、そのためのγ線検出器の開発研究を行った。鉛シンチレターの積層によるγ線位置検出器を製作しその性能を調べ、既設のTPCスぺクトロメーターと組み合わせることで所期の目標を達成することができることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

エキゾチックハドロンはハドロン物理学の大きな研究テーマである。その存在はほぼ確かだが、その存在の根拠となる理論は明確でなく、さらにはその構造についても実験的な知見はまだほとんどない。原子核やハドロンの構造の研究についてはγ線分光が極めて有効であったことがよく知られている。本研究はエキゾチックハドロンの有力候補であるハイペロン共鳴について初めてγ線崩壊を測定することを提案し、その実現可能性をシミレーションによりあきらかにした。さらにそのためのγ線位置検出器の開発研究を行い、実際に実験可能なことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of a Be double hypernucleus in the J-PARC E07 experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: H.Ekawa, S.Hasegawa, K.Imai et al.,
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics. 巻: 2019-2 号: 2
  • DOI: 10.1093/ptep/pty149
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The First Determination of the Level Structure ofan sd-shell Hypernucleus 19F(Lambda) (2018)
  • 著者名/発表者名: S.B.Yang, S.Hasegawa, K.Imai et al.,
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 120 号: 13 ページ: 132505-132505
  • DOI: 10.1103/physrevlett.120.132505
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of Radiative Decay of Lambda(1405) by using Hyperon Spectrometer at J-PARC (2017)
  • 著者名/発表者名: S,H,Hwang, K.Imai
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 17
  • DOI: 10.7566/jpscp.17.033010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interference effect between φ and Λ(1520) production channels in the γp → K+K－p reaction near threshold (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Y. Ryu, J. K. Ahn, T. Nakano, J. Y. Chen, S. Date, H. Ejiri, M. Fujiwara, T. Hotta, S. H. Hwang, K. Imai, T. Ishikawa, T. Iwata, H. Kohri, Y. Kon, N. Kumagai, Y. Maeda, S. Makino, T. Matsuda, N. Matsuoka, T. Mibe, M. Miyabe, M. Miyachi, Y. Morino, N. Muramatsu, R. Murayama, Y. Ohashi, H. Ohkuma, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letter 巻: 116 号: 23 ページ: 232001-232006
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.232001
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Possible extension of J-PARC E42/45 experiment and upgrade of HypTPC spectrometer (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenichi IMAI
  • 学会等名: Korea-Japan joint workshop on J-PARC hadron physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Summary (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Imai
  • 学会等名: 14th Int. Conf. on Meson-Nucleon Physics and structure of Nucleon
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会 / 招待講演