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三核子系散乱による核子間三体力の完成

研究課題

研究課題/領域番号 20H05636
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
審査区分 大区分B
研究機関東京工業大学 (2021-2024)
東北大学 (2020)

研究代表者

関口 仁子  東京工業大学, 理学院, 教授 (70373321)

研究分担者 若狭 智嗣  九州大学, 理学研究院, 教授 (10311771)
前田 幸重  宮崎大学, 工学部, 准教授 (50452743)
坂口 聡志  九州大学, 理学研究院, 教授 (70569566)
立石 健一郎  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (80709220)
三木 謙二郎  東北大学, 理学研究科, 助教 (80727090)
酒井 英行  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 客員主管研究員 (90030030)
研究期間 (年度) 2020-08-31 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
197,080千円 (直接経費: 151,600千円、間接経費: 45,480千円)
2024年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2023年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2022年度: 38,090千円 (直接経費: 29,300千円、間接経費: 8,790千円)
2021年度: 54,210千円 (直接経費: 41,700千円、間接経費: 12,510千円)
2020年度: 74,750千円 (直接経費: 57,500千円、間接経費: 17,250千円)
キーワード三体力 / 核力 / 少数系 / 偏極陽子 / 偏極重陽子 / 三体核力 / 少数核子系 / 三核子系
研究開始時の研究の概要

現在、原子核物理学では三体力を含めた核力による原子核・核物質の記述が進みつつある。これまでに我々は、重陽子・陽子弾性散乱の微分断面積と偏極分解能の高精度実験と厳密理論計算との比較から三体力効果の明確な証拠を示しつつ、既存の三体力モデルの問題点を詳らかにしてきた。近年のカイラル有効場核力理論の進展を受け、我々は、実験から三体力を確定する方向に舵をきることにした。重陽子・陽子弾性散乱スピン相関係数の高精度測定を実現し、実験値からカイラル有効場核力の三体力を決定、三体力をも含む極めて記述精度の高い核力を完成させる事を目指す。

研究実績の概要

(1)理研RIBFにおける重陽子・陽子弾性散乱スピン相関係数測定の準備、(2)偏極陽子固体標的の建設、(3)カイラル有効場核力に基づく核子間三体力の構築の研究を進め、重陽子・陽子弾性散乱実験値をインプットとする核子間三体力の決定を行う研究を遂行している。(1)では、散乱の非対称度測定のため、MWDCと固体検出器で構成される大立体角検出器の製作、データ収集系の整備、偏極イオン源の動作試験、ビームライン偏極度計の整備を進め、加速器実験の準備を整えた。(2)では、ナフタレン結晶およびp-ターフェニルをベースとするTriplet-DNPを用いた偏極陽子標的システムの整備、単結晶標的(φ10mm, 2mm厚)の生成と整形、信号検出を進めている。(1) (2)を受け、量研HIMACにおいて、200MeV陽子ビームによる陽子ー陽子弾性散乱の測定を行った。新たに検出した測定器系において、陽子ー陽子散乱を特定する事に成功した。ナフタレン標的に関しては偏極度約20%を得、10^6 個/秒のビーム量において減偏極効果を観測した。p-ターフェニル標的に関しては、偏極度は数%以下、10^7個/秒のビーム量においても減偏極効果はないことを確認した。
(3)では、カイラル有効場核力(χEFT 核力)の第5次の摂動展開をした三体核力が重陽子・陽子弾性散乱のスピン観測量にどれだけ寄与するのか、という研究を進めつつある。
他、他の少数散乱系(陽子ー3He散乱)と重陽子・陽子散乱のスピン観測量について散乱振幅と三体核力に関する議論を論文としてまとめた。
なお、代表者関口は原子核物理学における三体核力の実験研究において、2022年5月に猿橋賞を受賞した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

(1)理研RIBFにおける重陽子・陽子弾性散乱スピン相関係数測定の準備については検出器製作、偏極イオン源の整備も進んでいる。(2)偏極陽子固体標的については、より安定稼働な標的システムを構築する段階に至っている。(3)カイラル有効場核力に基づく核子間三体力の構築については、重陽子・陽子弾性散乱の測定が、χEFT核力核力の第5次項の決定に有用である事を示され、過去の実験値に基づいて低エネルギー定数をサーチする段階に至っている。

今後の研究の推進方策

重陽子-陽子弾性散乱測定の測定を見据え、偏極ビームの加速試験、および全システム(検出器、偏極標的)を用いたビーム試験を理研RIBFで行う。理論研究 については三体核力ポテンシャルの記述を第5次項まで進めると同時に、重陽子・陽子弾性散乱に対してカイラル有効場に基づく部分波展開を引き続き遂行する。

評価記号
中間評価所見 (区分)

A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる

報告書

(7件)
  • 2022 研究概要(中間評価) ( PDF )   実績報告書   中間評価(所見) ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Ruhr Universitaet, Bochum(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Jagiellonian University(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Ruhr Universitaet, Bochum(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Jagiellonian University(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Ruhr Universitaet, Bochum(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Jagiellonian University(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Spin correlation coefficient for proton-3He elastic scattering at 100 MeV2022

    • 著者名/発表者名
      Watanabe A.、Nakai S.、Sekiguchi K.、Deltuva A.、Goto S.、Hatanaka K.、Hirai Y.、Ino T.、Inomoto D.、Inoue M.、Ishikawa S.、Itoh M.、Kanda H.、Kasahara H.、Maeda Y.、Miki K.、Nonaka K.、Ong H. J.、Oshiro H.、Sakai D.、Sakai H.、Shibuya S.、Tran D. T.、Umetsu H.、Utsuki Y.、Wakasa T.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 106 号: 5 ページ: 054002-054002

    • DOI

      10.1103/physrevc.106.054002

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analyzing power measurement for p-3He elastic scattering at intermediate energies2021

    • 著者名/発表者名
      A. Watanabe, S. Nakai, Y. Wada, K. Sekituchi et al.
    • 雑誌名

      Few Body Systems

      巻: 62 号: 4

    • DOI

      10.1007/s00601-021-01694-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 100 MeV 陽子-3He 散乱によるスピン相関係数 Cy,y の測定2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉跡武
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 偏極重陽子-偏極陽子弾性散乱のスピン相関係数測定に向けた検出器開発2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤由子
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Triplet DNPを用いた偏極陽子標的システムの高度化2023

    • 著者名/発表者名
      松井貴哉
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] スピン相関係数の測定に向けた放射損耐性を持つ室温偏極陽子標的の開発2023

    • 著者名/発表者名
      丸田祥輝
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 重陽子-陽子散乱実験に向けたMWDCの性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木小太郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 重陽子-陽子弾性散乱実験に向けた偏極陽子標的の性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      平沢健斗
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Study of three nucleon force via proton-3He scattering2022

    • 著者名/発表者名
      Atomu Watanabe
    • 学会等名
      Internationalsymposium on Clustering as a Window on the Hierarchical Structure of Quantum Systems
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarized deuteron-polarized proton scattering experiment for the spin correlation coefficients measurement2022

    • 著者名/発表者名
      Yuko Saito
    • 学会等名
      Internationalsymposium on Clustering as a Window on the Hierarchical Structure of Quantum Systems
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experiments of Few-Nucleon Scattering to Explore Three-Nucleon Forces2022

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Sekiguchi
    • 学会等名
      KITP Conference on ”Opportunities and challenges in few-body physics : Unitarity and Beyond
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Three-Nucleon Forces -old but new forces in nuclei-2022

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Sekiguchi
    • 学会等名
      15th Asia Pacific Physics Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 原子核物理学における三体核力の実験的研究2022

    • 著者名/発表者名
      関口仁子
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Current Status and Future Prospects of Study of Three-Nucleon Force2022

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Sekiguchi
    • 学会等名
      Workshop on the Extension Project for J-PARC Hadron Experimental Facility
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スピン相関係数測定に向けた偏極陽子標的の評価2022

    • 著者名/発表者名
      齋藤由子
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Triplet-DNPを用いた偏極陽子標的の性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      松井貴哉
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 重陽子ー陽子弾性散乱測定による三体力の研究2021

    • 著者名/発表者名
      関口仁子
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会「核力に基づく核構造、核反応物理の展開」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of a polarized proton target for spin-correlation coefficient measurements2021

    • 著者名/発表者名
      Atomu Watanabe
    • 学会等名
      24th International Spin Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Analyzing power measurement for p-3He elastic scattering at intermediate energies2021

    • 著者名/発表者名
      A. Watanabe, S. Nakai, Y. Wada, K. Sekiguchi et al.
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of spin correlation coefficients for p-3He elastic scattering2021

    • 著者名/発表者名
      M. Inoue, K. Sekiguchi, K. Miki, A. Watanabe, S. Nakai, D. Sakai, S. Shibuya, H. Umetsu, Y. Utsuki, S. Goto, K. Hatanaka et al.
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of invariant mass 5He→α+n via 8He(p,pn) measurement2021

    • 著者名/発表者名
      S. Kiyotake, Y. Maeda, T. Nishimura, Z.H Yang, J. Zenihiro, T. Uesaka, K. Miki
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 重陽子-陽子弾性散乱によるスピン相関係数測定に向けた偏極陽子標的の開発2021

    • 著者名/発表者名
      齋藤由子, 関口仁子, 渡邉跡武, 立石健一郎, 若狭智嗣 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Exploring Three-Nucleon Forces -Achievements of Few-Nucleon Systems-2020

    • 著者名/発表者名
      K. Sekiguchi
    • 学会等名
      Symposium of JPS Nuclear Physics and Physical Review C - the 50th Anniversary of Physical Review C -
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東京工業大学 理学院物理学系 関口仁子研究室

    • URL

      http://www-3nf.nucl.ap.titech.ac.jp/Kimiko_Sekiguchi_J/Welcome.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-09-07   更新日: 2024-12-25  

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