光子ビームを用いた中性子過剰Λハイパー核の弱崩壊過程の研究

• 研究課題/領域番号: 18K13554
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 永尾 翔 東北大学, 理学研究科, 助教 (30781710)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 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: ストレンジネス核物理 / ハイパー核 / 弱崩壊 / 高時間分解能 / 原子核 / Λハイパー核 / 寿命

研究成果の概要

本研究は、Λハイパー核弱崩壊過程の測定を目指した研究である。特にこれまで行われてきた実験手法ではアプローチが困難であったハイパー三重水素核やハイパー四重水素核の崩壊を精密に測定できれば、ハイパー核研究を大いに進展させることができる。
本研究では、ガンマ線を用いるという新しいハイパー核生成手法を取り入れることで、ハイパー四重水素核の寿命、崩壊過程を測定することを目指した。本研究を通して、ハイパー核同定に必要なK+中間子識別用TOF検出器および崩壊測定に必要な高時間分解能検出器の製作を行い、ガンマ線を用いたハイパー核生成、崩壊寿命測定実験の土台を構築することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によってガンマ線を用いたハイパー核生成実験に必要なセットアップが完成したことにより、継続的なハイパー核実験が可能になりつつある。より広範囲な領域でハイパー核研究が展開できるようになることで、Λハイパー核というΛ粒子を含んだ核子多体系への理解が進むと期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Decay pion spectroscopy: A new approach (2019)
  • 著者名/発表者名: Margaryan A.、Ajvazyan R.、Grigoryan N.、Kakoyan V.、Khachatryan V.、Vardanyan H.、Zhamkochyan S.、Achenbach P.、Pochodzalla J.、Nakamura S.N.、Nagao S.、Toyama Y.、Annand J.R.M.、Livingston K.、Montgomery R.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 935 ページ: 40-50
  • DOI: 10.1016/j.nima.2019.04.063
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gamma-ray spectroscopy of single Λ-hypernuclei at J-PARC: Results and perspective (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Koike, T. Nagae, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2130 ページ: 20011-20011
  • DOI: 10.1063/1.5118379
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Revealing experimental instabilities and improvements in the optics for Undulator interferometry (2019)
  • 著者名/発表者名: Klag Pascal、Achenbach Patrick、Herrmann Philipp、Lauth Werner、Pochodzalla Josef、Gogami Toshiyuki、Kaneta Masashi、Konishi Yoshihiro、Nagao Sho、Nakamura Satoshi、Toyama Yuichi
  • 雑誌名: Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft 巻: 50 ページ: 50018691-50018691
  • 国際共著
• [雑誌論文] Search for Excited State of \(_{\Sigma }^{4}\text{He}\) Hypernucleus in the J-PARC E13 Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Nakagawa、S. Nagao et al.
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 26 ページ: 023005-023005
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.023005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Status of a Lifetime Measurement of Light Hypernuclei Using High Intensity Tagged Photon Beam at ELPH (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyama Yuichi、Gogami Toshiyuki、Itabashi Kosuke、Kanda Hiroki、Konishi Yoshihiro、Maeda Kazushige、Nagao Sho、Nakamura Satoshi N.、Uehara Keita、Kaneta Masashi
  • 雑誌名: JPS Conf.Proc. 巻: 26 ページ: 031018-031018
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.031018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Novel optical interferometry of synchrotron radiation for absolute electron beam energy measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Klag P.、Achenbach P.、Biroth M.、Gogami T.、Herrmann P.、Kaneta M.、Konishi Y.、Lauth W.、Nagao S.、Nakamura S.N.、Pochodzalla J.、Roser J.、Toyama Y.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 910 ページ: 147-156
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.09.072
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental techniques and performance ofΛ-hypernuclear spectroscopy with the(e,e′K+)reaction (2018)
  • 著者名/発表者名: Gogami T.、Chen C.、Fujii Y.、Hashimoto O.、Kaneta M.、Kawama D.、Maruta T.、Matsumura A.、Nagao S.、Nakamura S.N.、Okayasu Y.、Reinhold J.、Tang L.、Tsukada K.、Wood S.A.、Yuan L.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 900 ページ: 69-83
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.05.042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Precision beam energy measurement by undulator radiation at MAMI (2018)
  • 著者名/発表者名: P. Klag, P. Achenbach, M. Biroth, T. Gogami, P. Herrmann, M. Kaneta, Y. Konishi, W. Lauth, S. Nagao, S. N. Nakamura, J. Pochodzalla, J. Roser, Y. Toyama
  • 雑誌名: Project Status Report 2018 for the Graduiertenkolleg (GRK) 2128 AccelencE 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Design & Construction of new separation magnets for the next hypernuclear experiment (2020)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao
  • 学会等名: JLab Hall-A meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Overview of lifetime measurements on hyper-hydrogens at ELPH Tohoku (2020)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao
  • 学会等名: Workshop on electro- and photo-production of hypernuclei 2020
  • 国際学会
• [学会発表] JLabにおける次世代ハイパー核分光実験の準備状況 (2020)
  • 著者名/発表者名: 永尾 翔
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] Precision Spectroscopy of Lambda Hypernuclei with Electro-photo production (2019)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao
  • 学会等名: 3rd EMMI Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Design of New Particle Charge Separation Magnet (2019)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao
  • 学会等名: International meeting for electron beam spectroscopy of Λ hypernuclei: nnΛ analysis (JLab E12-17-003)
  • 国際学会
• [学会発表] 大強度電子線を使ったハイパー核分光実験のための前置磁気スペクトロメータ (2019)
  • 著者名/発表者名: 永尾 翔
  • 学会等名: 新学術領域「クラスター階層」「量子ビーム応用」合同検出器ワークショップ
• [学会発表] Development of pair of charge separation magnets and cryogenic target system for hypernuclear study (2019)
  • 著者名/発表者名: 永尾 翔
  • 学会等名: 新学術領域「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い、新たな応用への架け橋」第1回領域全体会議
• [学会発表] 1GeV 領域の光子ビームを用いたハイパー核物理の展開 (2019)
  • 著者名/発表者名: 永尾翔
  • 学会等名: RCNP研究会「ガンマ線ビームを用いた原子核・ハドロン物理の新局面と今後の展望」
• [学会発表] Prospects of hypernuclear weak-decay studies with the tagged photon beam (2019)
  • 著者名/発表者名: 永尾翔
  • 学会等名: The 52nd Reimei Workshop
• [学会発表] MPPCを用いたハイパー核寿命測定用高時間分解能検出器・TDLの開発(2) (2019)
  • 著者名/発表者名: 外山裕一
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会
• [学会発表] ハイパートライトン寿命測定用検出器 (2019)
  • 著者名/発表者名: 外山裕一
  • 学会等名: 新学術領域研究若手ハードウェア研究会
• [学会発表] 高エネルギー光子とガンマ線検出器を用いたハイパー核ガンマ線分光の提案 (2018)
  • 著者名/発表者名: 永尾翔
  • 学会等名: 新学術領域「量子ビーム応用」キックオフシンポジウム
• [学会発表] High resolution mass spectroscopy of hypernuclei with primary electron beams: Recent results and prospects (2018)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao
  • 学会等名: QNP2018
  • 国際学会
• [学会発表] Feasibility of lifetime measurements on hyperhydrogens with the photon beams (2018)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao
  • 学会等名: HYP2018
  • 国際学会
• [学会発表] Lifetime measurement of hypertriton at ELPH (2018)
  • 著者名/発表者名: S.Nagao
  • 学会等名: ストレンジネス核物理を考える会
• [学会発表] Status of a lifetime measurement of light hypernuclei using high intensity tagged photon beam at ELPH (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.Toyama
  • 学会等名: QNP2018
  • 国際学会
• [学会発表] Developments of a detector system for lifetime measurement of light hypernuclei (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.Toyama
  • 学会等名: HYP2018
  • 国際学会
• [学会発表] Feasibility study of lifetime measurement of hypernuclei at ELPH (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.Toyama
  • 学会等名: ストレンジネス核物理を考える会