非摂動QCDから摂動QCDへの移行領域におけるクォークカウンティング則の検証

• 研究課題/領域番号: 18K03674
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 住浜 水季 岐阜大学, 教育学部, 准教授 (10396426)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: クォークカウンティング則 / ハドロン構造 / ハドロン光生成反応 / 光センサー / シンチレーション検出器 / エキゾチックバリオン / ハドロン / クォーク描像

研究成果の概要

非摂動QCDから摂動QCDへ移行するエネルギー領域でのクォークカウンティング則の検証実験を、大型放射光施設スプリングエイトのレーザー電子光施設LEPS1とLEPS2で行った。実験に必要な性能・統計量のあるデータ収集を行い、ハドロン光生成反応断面積のエネルギー依存性を算出した。
円偏光ビームの生成と形状測定を行った。また、直線偏極ビームのモニター装置をMPPAアレイで作成し、性能評価を行い、実験でモニターとして使用できることがわかった。MPPCを用いたスタートカウンターの開発も行い、130 ps程度の時間分解を達成することができた。中性粒子の検出器であるカロリメータの改良と性能評価を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでのハドロン実験は、生成・崩壊過程の観測量から粒子の量子数の決定を行ってきたが、エキゾチックハドロンの構造解明に至っていない。本研究はクォークカウンティング則からクォーク数を決定するという新たな手法で、そのための、検証になる。本研究ではハドロン光生成反応実験を行った。そのスケーリングの挙動が分かれば、さらにエキゾチックハドロンを呼ばれるハドロンの内部構造の研究が進むことは間違いない。本研究を通して、MPPCを用いた検出器開発も行った。磁場に強く、高レート下でも動作し、非常にコンパクトで感度の良いMPPCの性能を利用して、ビームモニターや時間測定カウンターの開発が進み、汎用性を示せた。

研究成果

• [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] Measurement of neutral pion photoproduction off the proton with the large acceptance electromagnetic calorimeter BGOegg (2019)
  • 著者名/発表者名: Muramatsu N .and LEPS2/BGOegg Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 100 号: 5 ページ: 055202-055202
  • DOI: 10.1103/physrevc.100.055202
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Measurements of Absolute Branching Fractions of the Ξc0 Baryon at Belle (2019)
  • 著者名/発表者名: Li Y.B.、and Belle Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 122 号: 8 ページ: 082001-082001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.122.082001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of Ξ(1620)0 and Evidence for Ξ(1690)0 in Ξc+→Ξ?π+π+ Decays (2019)
  • 著者名/発表者名: Sumihama M.、and Belle Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 122 号: 7 ページ: 072501-072501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.122.072501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Measurements of branching fraction and direct CP asymmetry in B±→KS0KS0K± and a search for B±→KS0KS0π± (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaliyar A.?B.、and Belle Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 99 号: 3 ページ: 031102-031102
  • DOI: 10.1103/physrevd.99.031102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Production cross sections of hyperons and charmed baryons from e+e? annihilation near s=10.52??GeV (2018)
  • 著者名/発表者名: Niiyama M.、Sumihama M.、Nakano T. and Belle Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 97 号: 7 ページ: 072005-072005
  • DOI: 10.1103/physrevd.97.072005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of an Excited Ω? Baryon (2018)
  • 著者名/発表者名: Yelton J.、and Belle Collaboration
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 121 号: 5 ページ: 052003-052003
  • DOI: 10.1103/physrevlett.121.052003
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] SPring-8/LEPS2実験に用いるサンプリングカロリメータの磁場による影響の評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 水田亮, 住浜水季, 柴田泰地, 板津克昌, 楳田紗里, 中村和希, 時安敦史, 吉田千尋, 與曽井優, 小早川亮, 渡邊憲
  • 学会等名: 第76回日本物理学会年次大会
• [学会発表] SPring-8/LEPS2ソレノイドスペクトロメータ用トリガー検出器の開発とその性能評価Ⅲ (2020)
  • 著者名/発表者名: 水田亮, 與曽井優, 住浜水季,E.A. Strokovsky, 山本林那, 渡邊憲
  • 学会等名: 第75回日本物理学会年次大会
• [学会発表] SPring-8/LEPS実験における円偏光ビーム生成と偏極HD標的開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 柳井優花, 與曽井優, 郡英輝, 堀田智明, 桂川仁志, 村松憲仁, 住浜水季, 成田龍哉, 太田岳史
  • 学会等名: 第75回日本物理学会年次大会
• [学会発表] SPring-8/LEPS2ソレノイドスペクトロメータ用トリガー検出器の開発とその性能評価Ⅲ (2020)
  • 著者名/発表者名: 水田亮, 與曽井優, 住浜水季, E.A. Strokovsky , 山本林那, 渡邊憲
  • 学会等名: 日本物理学学会
• [学会発表] Studies of Xi(1620)^0 and Xi(1690)^0 hyperons at Belle (2019)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Sumihama, and Belle collaboration
  • 学会等名: The 15th International Conference on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleon (MENU 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Recent results on hyperons and charmed baryons at Belle (2019)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Sumihama, and Belle collaboration
  • 学会等名: The 15th International Conference on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleon (MENU 2019)
  • 国際学会