レプトン対測定による質量生成機構の実験的解明

• 研究課題/領域番号: 18J20494
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 足利 沙希子 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: レプトン対測定 / ベクター中間子 / ハドロン物理学 / 電子対測定 / 検出器開発

研究実績の概要

本研究においては高強度陽子加速器施設 J-PARC において 30GeV の高強度陽子ビームを使用し、原子核内でベクター中間子を生成し、その電子対への崩壊を利用して核媒質中での質量スペクトル測定を目指してきた。
現在までに本実験のための新規ビームラインとスペクトロメータの建設を進め、2020年1月に遂に完成させた。本年度は 6 月にビームラインとスペクトロメータを合わせたコミッショニングを行い、5×10^9 Hzの本実験で想定しているビーム強度においてスペクトロメータの検出器が概ね正しく動作していることを確認した。
申請者は特にスペクトロメータの中で電子識別の役割を果たす鉛ガラスカロリメータのオペレ ーションとデータ解析を中心に行なった。 具体的にはビーム強度と鉛ガラスカロリメータの計数率が線形の関係にあることを確認した。
これによって高い計数率の環境下でも検出器が問題なく動作していると考えられる。また、電子とπ 中間子などのハドロンに対する応答に関するデータを取得した。取得したデータの解析を行い、ハドロン及び電子に対する検出器の波高分布をそれぞれ調べることで、電子の信号をバックグランドであるハドロンの信号の中から識別できること が明らかになった。
さらに今年 2 月より二度目のコミッショニングを行い、ベクターメソンの生成断面積やスペクトロメータ の分解能の評価のためのデータを取得した。今後は解析を行い、スペクトロメータ全体の質量分解能や電子識別性能の評価を行う予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] Observation of Coulomb-Assisted Nuclear Bound State of X--14N System (2021)
  • 著者名/発表者名: S. H. Hayakawa, K. Nakazawa, et al. (J-PARC E07 Collaboration)
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 126 号: 6 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevlett.126.062501
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Operation of Multi-MPPC System for Cylindrical Scintillation Fiber Tracker (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Akazawa, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 27 ページ: 011008-011008
  • DOI: 10.7566/jpscp.27.011008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Σp scattering Experiment at J-PARC and the Analysis Status (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakada, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 26 ページ: 23024-23024
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.023024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of Vector Meson Mass in Nuclear Matter at J-PARC (2019)
  • 著者名/発表者名: Ashikaga Sakiko et.al.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 26 ページ: 1-5
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.024005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Status of the J-PARC E07, Systematic Study of Double Strangeness Nuclei with the Hybrid Emulsion Method (2019)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 26 ページ: 23006-23006
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.023006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Σp scattering experiment at J-PARC results of commissioning run (2019)
  • 著者名/発表者名: Miwa K.、Ahn J. K.、Akazawa Y.、Aramaki T.、Ashikaga S.、et. al,
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2130 ページ: 020006-020006
  • DOI: 10.1063/1.5118374
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Status of J-PARC E07: Systematic study of double strangeness nuclei with hybrid emulsion method (2019)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2130 ページ: 20016-20016
  • DOI: 10.1063/1.5118384
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-rate performance of a time projection chamber for an H-dibaryon search experiment at J-PARC (2019)
  • 著者名/発表者名: Kim S.H.、Ichikawa Y.、Sako H.、Ahn J.K.、Akaishi T.、Ashikaga S.、Choi S.W.、Ekawa H.、Hasegawa S.、Hayakawa S.、Jung W.S.、Kang B.M.、Lee J.Y.、Nanamura T.、Sato S.、Shirotori K.、Suzuki K.、Tanida K.、Yang S.B.、Yoshida J.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 940 ページ: 359-370
  • DOI: 10.1016/j.nima.2019.06.050
  • 査読あり
• [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] Trigger Merging Module for the J-PARC E16 Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: M.Ichikawa, K. Aoki, M. Naruki et al.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science 巻: 66 号: 8 ページ: 2022-2022
  • DOI: 10.1109/tns.2019.2928561
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Trigger Merging Module for the J-PARC E16 Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Ichikawa, T.N. Takahash, K. Aoki, S. Ashikaga, et. al,
  • 雑誌名: conference record for the 21st IEEE Real Time Conference 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Spectrometer for the Measurement of vector mesons in nuclei (2019)
  • 著者名/発表者名: S.Ashikaga
  • 学会等名: Reimei Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of vector mesons in nuclei at J-PARC (2018)
  • 著者名/発表者名: S.Ashikaga
  • 学会等名: International School for Strangeness Nuclear Physics (SNP School 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Di-lepton measurement of vector meson mass in nuclear matter at J-PARC (2018)
  • 著者名/発表者名: S.Ashikaga
  • 学会等名: 8th International Conference on Quarks and Nuclear Physics (QNP2018)
  • 国際学会
• [備考] J-PARC 季刊誌 No.12 “特集 質量は環境で変化するのか？”
  • URL: http://j-parc.jp/c/uploads/2019/J-PARCmagazine2019_12.pdf